DE3116735A1

DE3116735A1 - Integrated infrared plane emitters with a thermally stable infrared image

Info

Publication number: DE3116735A1
Application number: DE19813116735
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr. 8011 Poing Janes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-04-28
Filing date: 1981-04-28
Publication date: 1982-12-02

Abstract

According to the invention, an infrared image is composed from small isothermal plane emitters in a similar way to the construction of an image in the image-scanning method by grey gradations. Devices of this kind which emit infrared images are needed, for example, for the investigation of infrared homing heads. To prevent the possibility that the small plane emitters (2), which can be designed differently according to the particular requirements, will exert a thermal influence on one another, a rearwardly open honeycomb structure (3) consisting of heat-insulating plastic, having mirrored honeycomb inner surfaces (5), is used as a mounting for these (see Figure 1). Fitted into the front honeycomb apertures are the hexagonal radiation elements (2), the front sides of which emit in the infrared range in the manner of black or grey bodies. The power required for generating the infrared image is supplied by a laser, the beam (6) of which travels over the open rear side of the honeycomb structure. The intensity of this beam is modulated in such a way that the power supplied to the radiation element generates, on the emitting front sides of these, the temperature which is required by the particular infrared image. The laser beam reaches the rear side (4) of the radiation element through its rear honeycomb aperture either directly or after reflection on the mirrored honeycomb inner surfaces. So that the laser radiation can be absorbed as completely as possible, the rear side (4) of the radiation element is blackened. <IMAGE>

Description

- Erfindungsbeschreibung - - Description of the invention -

"Integrierter Infrarot-Flächenstrahler mit thermisch stabilem IR-Bild Die Erfindung bezieht sich auf einen Infrarot-Strahl er, der als Strahlungsquelle ein stabiles Infrarot-Bild liefert und bei der Simulation von im IR-Bereich strahlenden Zielen vor Hintergründen, die selbst im infraroten Spektralbereich strahlen, Verwendung findet."Integrated infrared panel heater with thermally stable IR image The invention relates to an infrared beam he used as a radiation source provides a stable infrared image and when simulating those radiating in the IR range Aiming in front of backgrounds that radiate even in the infrared spectral range, use finds.

Die Simulation von Zielen und Hintergründen mit Infrarot-Strahlern ist erforderlich, wenn die Verwendbarkeit von Infrarot-Zielsuchkbpfen getestet werden soll. Dabei muß angestrebt werden, dasjenige Strahlungsszenarium im Simulator so naturgetreu wie möglich nachzubilden, in welchem der Zielsuchkopf beim praktischen Einsatz operiert. Infrarot-Flächenstrahler haben die Aufgabe, dieses Infrarot-Szenarium im Simulator zu erzeugen. Im Detail sollen sie die IR-Strahlung simulieren, die von Landfahrzeugen unterschiedlicher Typen im Gelände emittiert wird, die von Schiffen bei verschiedenen meteorologischen Bedingungen abgestrahlt wird und die von Luftfahrzeugen bei variablen Hintergrundbedingungen ausgeht.The simulation of targets and backgrounds with infrared emitters is required when testing the usability of infrared homing heads target. The aim must be that the radiation scenario in the simulator is like this to reproduce as true to life as possible, in which the target seeker head in the practical Operation operates. Infrared panel heaters have the task of creating this infrared scenario to be generated in the simulator. In detail, they should simulate the IR radiation that emitted by land vehicles of different types in the field, by ships emitted in different meteorological conditions and by aircraft goes out with variable background conditions.

Bei den üblichen Verfahren, mit denen man Infrarot-Ziele simuliert, werden die Konturen der Ziele mit schwarzen Strahlern nachgebildet. Dabei kommt es besonders darauf an, sowohl die Intensität als auch die spektrale Verteilung des Strahlungsszenariums so mit Schwarzkörperstrahlern nachzuahmen, daß in der Eingangsoptik des Zielsuchkopfes kaum ein Unterschied zwischen simulierter und realer Ziel- und Hintergrundstrahlung auftritt.In the usual ways of simulating infrared targets, the contours of the targets are reproduced with black bodies. Here comes it particularly depends on both the intensity and the spectral distribution imitate the radiation scenario with black body emitters in such a way that in the entrance optics of the target seeker head hardly any difference between simulated and real target and Background radiation occurs.

Es ist eine thermische übungs-Zielanordnung, DE OS 3006 462, vorneschlagen, von der Infrarotstrahlung zur Darstellung eines bestimmten, sict nicht bewegenden Zieles ausgesandt wird. Solche'Anordnungen sind jedoch meist nicht für Untersuchungen über das Flugverhalten des Suchkopfes geeignet. Sollen im Simulator auch die Suchkopfsignale erzeugt werden, die zur Lenkung des Flugkörpers benötigt werden, d.h. will man auch die Funktionsweise zes Suchkopfes während der Flugphase teste, so muß man die mit den Bewegungsabläufen verbundenen Anderungen des Zielszenariums bei dessen Darstellung mit bericksichtigen. Dies erfordert einen dynamischen Simulationsablauf.It is a thermal exercise target arrangement, DE OS 3006 462, suggested, from the infrared radiation to the representation of a certain, sict non-moving Target is sent. However, such arrangements are usually not for examinations suitable via the flight behavior of the seeker head. Should also the seeker head signals in the simulator are generated, which are required to steer the missile, i.e. one also wants test the functionality of the seeker head during the flight phase, you have to use it changes in the target scenario associated with the motion sequences when it is displayed with take into account. This requires a dynamic simulation process.

Eine Möglichkeit der dynamischen Zielrepräsentation bietet eine geheizte Platte vor der bewegliche Blenden angebracht sind. Mit letzteren werden die Ziele und die zeitliche Anderung ihrer Konturen beim simulierten Zielanflug eines IR-Suchkopfes nachgebildet. Der wesentliche Nachteil besteht darin, daß mit dieser Anordnung immer nur Ziele eines Temperaturwertes zur gleichen Zeit simuliert werden können. Damit ist mit einer solchen Strahlungsquelle die zum Testen von IR-Zielsuchköpfen gewünschte Simulationsdynamik nicht zu erreichen.One possibility of dynamic target representation is a heated one Plate in front of the movable panels are attached. With the latter the goals become and the change in their contours over time during the simulated target approach of an IR seeker head replicated. The main disadvantage is that with this arrangement always only targets of one temperature value can be simulated at the same time. In order to with such a radiation source is the one desired for testing IR seeker heads Simulation dynamics cannot be achieved.

Eine andere Anordnung zur dynamischen Darstellung des IR-Ziel- und Hintergrundszenariums in Größe, Struktur und Ausdehnung benutzt als Strahlungsquelle eine Metallfolie. Auf dieser werden die Wärmebilder der darzustellenden Objekte von einem Laserstrahl erzeugt. Dieser wird so über die Rückseite der Metallfolie geführt, daß auf deren Vorderseite sich das gewünschte Wärmebild aufbaut. Durch eine entsprechende Optik werden die von dem Wärmebild ausgehenden IR-Strahlen aufgeweitet und in die Referenzebene des Simulators projiziert. Die Intensität des Laserstrahlers, der mit der erforderlichen Periodizität über die Rückseite der Metallfolie geleitet wird, muß so geregelt werden, daß das IR-Bild auf der Folienvorderseite so viel Strahlung emittiert, daß auch noch nach der Aufweitung des IR-Bildes durch die Optik ausreichend Strahlungsleistung in der Referenzebene vorhanden ist.Another arrangement to dynamically display the IR target and Background scenarios in size, structure and extent used as a radiation source a metal foil. The thermal images of the objects to be displayed are displayed on this generated by a laser beam. This is so over the back of the metal foil out that the desired thermal image builds up on the front side. By the IR rays emanating from the thermal image are widened using a corresponding optical system and projected into the reference plane of the simulator. The intensity of the laser emitter, which is passed over the back of the metal foil with the required periodicity is, must be regulated so that the IR image on the front of the film as much Radiation is emitted even after the IR image has been expanded by the optics there is sufficient radiation power in the reference plane.

Das geschilderte Metallfolienkonzept kann mit der nötigen Geschwindigkeit Bildänderungen liefern und außerdem die Zielmannigfaltigkeit erzeugen, ist dafür aber mit einer Reihe von technologischen Schwierigkeiten behaftet. Das Emissionsvermögen von Metallen ist im infraroten Spektralbereich meist sehr gering.The described metal foil concept can be carried out with the necessary speed Providing image changes and also generating the target manifold is for but afflicted with a number of technological difficulties. The emissivity of metals is usually very low in the infrared spectral range.

Zur Erzeugung der notwendigen Strahlungsintensitäten muß daher die Oberfläche der Metallfolie eine vergleichsweise höhere Temperatur als ein echter Schwarzkörperstrahler annehmen. Da aber das thermische Auflösungsvermögen von Infrarot-Halbleiterdetektoren von der Temperatur der Ziele abhängt, bedeuten höherc Temperaturen für das Simulieren von Zielobjekten, die in ihrer realen Umgebung selbst niedrigere Temperaturen haben, das Einbringen von systematischen Fehlern in die Testanlage.In order to generate the necessary radiation intensities, the The surface of the metal foil has a comparatively higher temperature than a real one Accept blackbody emitters. But since the thermal resolving power of infrared semiconductor detectors depends on the temperature of the targets, means higher temperatures for the simulation of target objects that have lower temperatures themselves in their real environment, the introduction of systematic errors into the test system.

Die Energieversorgung der Metallfolie stellt ein weiteres technologisches Problem dar. Beim übergang der Strahlungsleistung vom Laser auf die Metalloberfläche wird abhängig vom Absorptionsvermögen des Metalls nur ein Teil der ankommenden Leistung absorbiert. Dabei muß die Metalloberfläche pro Zeiteinheit etwa das Doppelte an Energie von dem, was das Wärmebild der Folienvorderseite zur Emission benötigt, vom Laser übernehmen, denn Ausstrahlung findet in gleicher gleise auf der Vorder- wie auf der Rückseite der Folie statt. Die Leistung, die von der Rückseite emittiert wird, geht jedoch dem Gesamtsystem verloren.The energy supply of the metal foil represents another technological one Problem. When the radiation power is transferred from the laser to the metal surface depends on the absorption capacity of the metal, only part of the incoming power absorbed. The metal surface must be per unit of time approximately twice the energy of what the thermal image of the foil front side is related to emission needed, take over from the laser, because radiation takes place in the same tracks the front and the back of the film take place. The performance from the back is emitted, but is lost to the overall system.

Das Verfahren der Energieübertragung vom Laserstrahl auf die Metallfolie wird dadurch komplizierter, daß das Absorptionsvermögen außer von der Oberflächenbeschaffenheit auch noch von der Temperatur abhängt. An der Auftreffstelle des Laserstrahl es steigt die Temperatur schnell an und damit wächst auch das Absorpti onsvermögen der U»tallfolie.The process of transferring energy from the laser beam to the metal foil is made more complicated by the fact that the absorption capacity is not only due to the nature of the surface also depends on the temperature. At the point of impact of the laser beam it rises the temperature rises rapidly and with it the absorption capacity of the U »metal foil also increases.

Den größten Nachteil des Metallfolienkonzeptes stellt jedoch die Instabilität des Wärmebildes dar. Der Energietransport zwischen Absorptions- und Emissionsfläche - also zwischen Rückseite und Vorderseite der Folie - erfolgt durch Wärmeleitung. Diese aber verläuft nicht nur senkrecht zwischen den beiden Flächen, sondern nimmt ihren Ursprung beim Auftreffpunkt des Lasers und setzt sich radial in die Folie fort. Dies führt dazu, daß das Wärmebild zeitlich instabil wird und seine Konturen verschmiert werden. Bei zu langem Abstand zwischen zwei Laserpulsen kann sogar vollständiger thermischer Ausgleich innerhalb und auf den Oberflächen der Folie erfolgen. Diese Ausgleichszeit hängt von der Wärmeleitfähigkeit des Metalls und von der Dicke der Folie ab. Ist der Ausgleich erfolgt, hat man eine Folie mit erhöhter Temperatur, aber ohne thermisches Bild. Zur Erhaltung des Wärmebildes ist es daher notwendig, die Folienrückseite immer wieder mit dem Laserstrahl abzutasten, so daß das Wärmebild ständig neu entsteht. Eine Kontrolle der Abstrahlintensität muß dabei die Abtastfrequenz und die Laserleistung bestimmen. Dennoch kann sowohl ein Auseinanderlaufen des Wärmebildes als auch eine kontinuierliche Temperaturerhöhung der Folie nicht vollständig verhindert werden. Beide Fakten stellen eine zeitliche Begrenzung für den jeweiligen Simulationslauf dar.The greatest disadvantage of the metal foil concept, however, is the instability of the thermal image. The energy transport between absorption and emission surface - i.e. between the back and the front of the film - takes place through thermal conduction. But this not only runs vertically between the two surfaces, but also takes originates at the point of impact of the laser and settles radially into the film away. This leads to the thermal image becoming unstable over time and its contours be smeared. If the distance between two laser pulses is too long, it can even be more complete thermal compensation takes place within and on the surfaces of the film. These Equalization time depends on the thermal conductivity of the metal and on the thickness of the Slide off. Once the equalization has taken place, you have a film with an increased temperature, but without a thermal image. To maintain the thermal image, it is therefore necessary to to scan the back of the film again and again with the laser beam, so that the thermal image is constantly emerging. A control of the radiation intensity must be the sampling frequency and determine the laser power. Nevertheless, the thermal image can diverge and a continuous increase in temperature of the film is not completely prevented will. Both facts set a time limit for the respective simulation run represent.

Soll der Metallfolienstrahler nicht im Vakuum, sondern in Luft aufgebaut und betrieben werden, so wird das Wärmebild auf der Folie noch durch Konvektion beeinflußt. Dieser Effekt kann jedoch reduziert werden, wenn man die Metallfolie waagerecht installiert.Should the metal foil emitter not be built in a vacuum, but in air and operated, the thermal image on the film is still produced by convection influenced. However, this effect can be reduced if you remove the metal foil installed horizontally.

Zum Aufbau des Infrarotbildes auf der Folienvorderseite muß die Wärme die Foliendicke durchlaufen. Dies bedeutet eine Verzögerung im Bi.'aufbau zwischen Abstrahl- und Absorptionsfläche. Die Zeitdauer, mit der das Bild verzögert auf beiden Flächen erscheint, setzt eine Grenze für die Geschwindigkeit, mit der ein Simulationstest durchgeführt werden kann.The heat must be used to build up the infrared image on the front of the film run through the film thickness. This means a delay in the build-up between Radiation and absorption surface. The length of time by which the image delays on both Areas appears, sets a limit on the speed with which a simulation test can be carried out.

Um die Verzögerungszeit klein zu halten, sollte die Metallfolie möglichst dünn sein. Das aber beeinflußt die Frequenz, mit der der Laserstrahl die Folie überstreicht. Bei gleicher Temperatur und gleichen Abstrahlflächen ist die in einer dünnen Folie speicherbare Laserenergie geringer als in einer vergleichsweise dickeren, so daß bei einer dünnen Folie öfter Energie nachgeliefert werden muß.In order to keep the delay time small, the metal foil should be used as much as possible be thin. But this affects the frequency with which the laser beam sweeps over the film. At the same temperature and the same radiation surfaces, it is in a thin film storable laser energy lower than in a comparatively thicker one, so that With a thin film, energy has to be replenished more often.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Schwierigkeiten und Nachteile - insbesondere thermische Instabilität, geringe räumliche und zeitliche Dynamik, mangelnde Temperaturtreue - bei der Erzeugung von Infrarotbildern für Simulationszwecke zu überwinden.The invention is based on the problem of the difficulties identified and disadvantages - especially thermal instability, low spatial and temporal Dynamics, lack of temperature accuracy - when generating infrared images for simulation purposes to overcome.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im IR-Bereich strahlenden Objekte und der ebenfalls im IR-Bereich strahlende Hintergrund gleichzeitig thermisch stabil auf einer Fläche dargestellt werden, die aus thermisch gegeneinander isolierten Strahlungselementen besteht, denen die Energie durch Strahlung zugeführt wird.This object is achieved according to the invention in that the in the IR range radiating objects and the background radiating in the IR range at the same time are shown thermally stable on a surface that is thermally against each other isolated radiation elements, to which the energy is supplied by radiation will.

Ähnlich wie der Aufbau eines Bildes im sichtbaren Spektralbereich beim Bildrasterverfahren durch Grauabstufungen geschieht, wird erfindungsgemäß das Infrarotbild aus kleinen isothermen Strahlern zusammengesetzt. Diese kleinen Flächenstrahler dürfen untereinander nicht in thermischem Kontakt stehen, damit sie sich nicht aufgrund ihrer verschiedenen Temperaturen gegenseitig beeinflussen. Um eine schnelle Anderung des mit diesen isothermen Flächenstrahlern zusammengesetzten Infrarotbildes zu ermöglichen, sollte deren thermische Zeitkonstante möglichst klein sein.Similar to the structure of an image in the visible spectral range happens in the image raster process by gray gradations, according to the invention this is Infrared image composed of small isothermal radiators. These little surface emitters must not be in thermal contact with each other so that they do not come into contact with each other their different temperatures influence each other. A quick change to enable the infrared image composed with these isothermal surface radiators, their thermal time constant should be as small as possible.

Die gegeneinander isolierten Strahlungselemente werden zweckmäßig von einer nach rückwärts offenen Wabenstruktur aus wärmeisolierendem Kunststoff getragen.The radiating elements isolated from one another are expedient of a honeycomb structure made of heat-insulating plastic that is open to the rear carried.

Die Innenflächen der Waben sind hochglanzverspiegelt.The inner surfaces of the honeycombs are mirror-finished.

Es ist vorteilhaft, die Strahlungselemente in die vorderseitigen Wabenöffnungen einzupassen. Die Wabenwände dienen dabei gleichzeitig als Träger und dünne isolierende Distanzhalter. Die Vorderseiten der Elemente strahlen als schwarze bzw.It is advantageous to place the radiation elements in the honeycomb openings on the front to fit in. The honeycomb walls serve at the same time as a carrier and thin insulating Spacers. The front sides of the elements shine as black resp.

graue Körper. Die Rückseite, d.h. die dem Wabeninnern zugekehrte Fläche der Strahlungselemente ist geschwärzt, so daß diese wie ein schwarzer Körper die auf sie auftreffende Strahlung absorbiert. Gleichzeitig aber bewirkt die schw(rze Oberfläche maximales Emissionsvermögen, wenn ein schnelles Abkühlen des isc:-thermen Flachenstrahlers erforderlich ist.gray bodies. The back, i.e. the surface facing the inside of the honeycomb the radiating element is blackened so that these look like a black body absorbs radiation incident on them. At the same time, however, the blackness Surface maximum emissivity when the isc: -thermen cools down quickly Flat radiator is required.

Sollte es aus konstruktiven Gründen nicht möglich sein, die kleinen sechseckigen Strahlungselemente einzeln auf die Wabenöffnungen aufzusetzen, so kann die Wabenstruktur auch mit einer durchgehenden, auf der Innenseite geschwärzten, dünnen Schicht aus eindimensionalem Leitermaterial abgeschlossen werden.Should it not be possible for design reasons, the small ones to put hexagonal radiation elements individually on the honeycomb openings, so can the honeycomb structure also with a continuous, blackened on the inside, be completed with a thin layer of one-dimensional conductor material.

Die bemerkenswerte Eigenschaft dieser Materialien ist ihre Anisotropie bezüglich ihrer elektrischen und damit auch thermischen Leitfähigkeit. Aufgrund der molekularen Struktur dieser Stoffe aus parallelenMolekülketten wird eine Vorzugsrichtung definiert, in der die elektrische Leitfähigkeit fast die der Metalle erreicht. Senkrecht zu dieser Richtung kann die Leitfähigkeit um Zehnerpotenzen geringer sein.The remarkable property of these materials is their anisotropy with regard to their electrical and thus also thermal conductivity. Because of the molecular structure of these substances, made up of parallel molecular chains, becomes a preferred direction in which the electrical conductivity almost reaches that of metals. Perpendicular in this direction the conductivity can be lower by powers of ten.

Stoffe, die augenblicklich zu den eindimensionalen Leitern zählen, sind z.B.Substances that are currently one of the one-dimensional ladders, are e.g.

Polyschwefelnitrit und Polyaetylen. Polyschwefelnitrit mit Brom versetzt ist z.Zt. das eindimensionale Leitermaterial mit der höchsten Leitfähigkeit.Polysulfur nitrite and polyethylene. Polysulfur nitrite mixed with bromine is currently the one-dimensional conductor material with the highest conductivity.

In der dünnen Abdeckfolie aus eindimensionalem Leitermaterial erfolgt die Wärmeleitung bevorzugt in Richtung der Foliendicke. Die Textur eines auf der Rückseite entstandenen Wärmebildes wird durch Leitung auf die Folienvorderseite und von da auf die Abstrahlflächen der gegenseitig thermisch isolierten Strahlungselemente gebracht. Allerdings ist damit auch eine Zeitdifferenz zwischen dem Entstehen des Wärmebildes auf der Folienrückseite und seiner Abstrahlung von der Emissionsfläche verbunden.In the thin cover film made of one-dimensional conductor material the heat conduction preferably in the direction of the film thickness. The texture of one on the The thermal image created on the rear side is transferred to the front side of the film and from there onto the radiating surfaces of the mutually thermally insulated radiating elements brought. However, there is also a time difference between the occurrence of the Thermal image on the back of the film and its radiation from the emission surface tied together.

Die zur Erzeugung des Infrarotbildes erforderliche Energie wird von einem Laser geliefert, dessen Strahl über die offene Rückseite der Wabenstruktur wandert.The energy required to generate the infrared image is provided by a laser is delivered, its beam across the open back of the honeycomb structure wanders.

Die Intensität dieses Strahles ist dem gewünschten Infrarotbild entsprechend moduliert. Um die dabei einem Abstrahlelement der Vorderseite zukommende Temperatur zu erzeugen, muß der Laserstrahl durch die Wabenöffnung dirses Elementes einfallen. Er trifft dabei entweder gleich auf die geschwärzte Rückseite dieses sechseckigen Elementes oder auf die verspiegelten Innenseiten der Wabe, von wo er weiter in Richtung Wabeninnenraum reflektiert wird. Er gelangt auch so auf jeden Fall auf die schwarze Rückseite des Strahlungselementes, wo seine Energie absorbiert wird. Da die Wabenöffnungen auf der Rückseite relativ groß sind, stellt das Treffen der richtigen Wabe mit dem Laserstrahl kein Problem dar.The intensity of this beam corresponds to the desired infrared image modulated. About the temperature of a radiating element on the front side To generate, the laser beam must be incident through the honeycomb opening of your element. It either hits the blackened back of this hexagonal one straight away Element or on the mirrored insides of the honeycomb, from where it continues in the direction Honeycomb interior is reflected. He definitely gets to the black one Back of the radiating element, where its energy is absorbed. Because the honeycomb openings on the back are relatively large, making hitting the right honeycomb with the Laser beam is not a problem.

Die nach auRen gerichtete Oberflache der Strahlungselemente ka.,n als "Doppelflächenspiegel" (Second Surface Mirror) ausgebildet werden. Dazu wird die polierte Metalloberfläche zusätzlich mit einem Material bedampft, dessen Emissionsvermögen im Infrarotbereich hoch ist, das aber für Strahlung kürzerer Wellenlänge durchlässig ist. Diese kurzwelligere Strahlung dringt fast ungeschwächt durch die aufgedampfte Schicht des Doppelflächenspiegels durch, gelangt auf die spiegelnde Metalloberfläche und wird von dieser reflektiert, d.h. für diese Strahlung findet an der Metalloberfläche spiegelnde Reflexion statt.The outward-facing surface of the radiation elements ka., N be designed as a "double surface mirror" (second surface mirror). This will be the polished metal surface is additionally vaporized with a material whose emissivity in the Infrared range is high, but permeable to radiation of shorter wavelengths is. This shorter-wave radiation penetrates the vapor-deposited radiation almost without being weakened Layer of the double surface mirror through, reaches the reflective metal surface and is reflected by this, i.e. for this radiation takes place on the metal surface specular reflection instead.

Die auf das Metall aufgedampfte zusätzliche Schicht (meist Metalloxid) ist in gutem thermischem Kontakt mit der Spiegeloberfläche. Tritt Energie in Form von Wärme vom Metall in die aufgedampfte Schicht über, so erfolgt dies durch Wärmeleitung. Die niedrigere Emissionskoeffizient der Metalloberfläche für IR-Strahlung ist dabei ohne Bedeutung. IR-Strahlung wird erst von der Oberfläche der aufgedampften Schicht emittiert, deren Emissionskoeffizient für diese groß sein muß. Dabei darf angenommen werden, daß die Emission wie bei einem Lambert-Strahler und nach den Gesetzen der Schwarzkörperstrahlung erfolgt, d.h. daß die Intensität und deren Verteilung über die Wellenlängen der Temperatur der abstrahlenden Fläche entspricht.The additional layer (usually metal oxide) vapor-deposited on the metal is in good thermal contact with the mirror surface. Energy takes shape of heat from the metal into the vapor-deposited layer, this is done by conduction. The lower emission coefficient of the metal surface for IR radiation is included irrelevant. IR radiation is only released from the surface of the vapor-deposited layer emitted whose emission coefficient must be large for this. It may be accepted that the emission is like a Lambert radiator and according to the laws of Blackbody radiation occurs, i.e. the intensity and its distribution over the wavelengths correspond to the temperature of the radiating surface.

Gemäß diesen Eigenschaften der Doppelflächenspiegelelemente fällt ihnen eine doppelte Aufgabe zu. Sie sind mit ihren spiegelnden Oberflächen so in die Wabenstruktur eingepaßt, daß sie in ihrer Gesamtheit für kurzwellige Strahlung den Spiegel selbst darstellen. Andererseits sind sie Abstrahler des IR-Bildes.According to these properties, the double face mirror elements falls give them a double task. They are so in with their reflective surfaces the honeycomb structure adapted in its entirety for short-wave radiation represent the mirror itself. On the other hand, they are emitters of the IR image.

Man kann bei einer Simulationsanlage für Infrarotstrahlung davon ausgehen, daß sie reflektierende optische Elemente enthält. Dies kann ausgenutzt werden, um den IR-Flächenziel- und Hintergrundstrahler als solchen in einen Spiegel - vorzugsweise den Primärspiegel - des optischen Systems zu integrieren. Die auf den Spiegel auffallende kurzwelligere Strahlung wird dem Strahlengang des optischen Gesamtsystems entsprechend reflektiert.In a simulation system for infrared radiation, it can be assumed that that it contains reflective optical elements. This can be exploited to the IR area target and background radiator as such in a mirror - preferably to integrate the primary mirror - of the optical system. The one striking the mirror Short-wave radiation corresponds to the beam path of the overall optical system reflected.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit dem integrierten Infrarot-Flächenstrahler sowohl Temperaturtreue zum zu simulierenden Objekt als auch Konstanz des Infrarotbildes erreicht werden kann.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that with the integrated infrared panel heater both temperature accuracy for simulating object and constancy of the infrared image can be achieved.

Dies wird durch die thermische Isolation der einzelnen als Doppelflächenspiegel ausgeführten Abstrahlelemente bewirkt, die als Abschlußstücke in die Waben eingesetzt werden. Das Wabenmaterial unterbindet weitgehend jegliche Wärmeleitung zwischen den Einzelspiegeln. Ist eine eindimensionale Leiterfolie zwischen den Waben und den Spiegeln angebracht, so sorgen minimale Spalte zwischen den Abstrahlelementen für gegenseitige Isolation. Die thermische Isolation zwischen den einzelnen Elementen ermöglicht eine hohe räumliche und zeitliche Dynamik des Infrarotbildes.This is due to the thermal insulation of each as a double face mirror executed radiating elements, which are used as terminators in the honeycomb will. The honeycomb material largely prevents any heat conduction between the individual mirrors. Is a one-dimensional conductor foil between the honeycombs and When mounted on the mirrors, there are minimal gaps between the radiating elements for mutual isolation. The thermal Isolation between the individual elements enables high spatial and temporal dynamics of the infrared image.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Energieversorgung mit dem Laserstrahl durch die Wabenstruktur. Die relativ großen Eingangsöffnungen der Waben und die innen verspiegelten Wabenflächen bewirken, daß alle Laserenergie, die unter den verschiedensten Einfallswinkeln zur Wabenöffnung gelangt, fast vollständig die Absorptionsfläche erreicht. Damit ist die Energieversorgung der Abstrahlelemente unproblematlsch.Another advantage of the invention is the power supply with the Laser beam through the honeycomb structure. The relatively large entrance openings of the honeycomb and the inside mirrored honeycomb surfaces cause all laser energy that is below reaches the honeycomb opening at various angles of incidence, almost completely the Absorption area reached. This is the energy supply for the radiating elements unproblematic.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und Einzelheiten sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 den schematisierten Ausschnitt aus einem Konkavspiegel (1), dessen Oberfläche aus Doppelflächenspiegeln (2), die in die Waben (3) eingesetzt sind, besteht. Die Rückseiten der Doppelflächenspiegel sind als schwarze Absorberflächen (4) ausgebildet. Die Innenseiten (5) der Waben sind verspiegelt. Ein Laserstrahl (6) fällt über einen Drehspiegel (7) auf die Innenspiegel der Waben, wird dort reflektiert und schließlich von der schwarzen Rückseite des Doppelflächenspiegels absorbiert. Die so aufgenommene Energie wird durch Wärmeleitung zur Emissionsfläche transportiert und dort als IR-Strahlung (8) ausgestrahlt.An embodiment of the invention and details are shown in FIGS Drawings shown and described in more detail below. It shows Fig. 1 the Schematic section from a concave mirror (1), the surface of which is made up of double-faced mirrors (2), which are inserted into the honeycomb (3), consists. The backs of the double faced mirrors are designed as black absorber surfaces (4). The inside (5) of the honeycomb are mirrored. A laser beam (6) falls on the inside mirror via a rotating mirror (7) the honeycomb, is reflected there and finally from the black back of the Double face mirror absorbed. The energy absorbed in this way is through conduction transported to the emission surface and emitted there as IR radiation (8).

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Konkavspiegels (1), wenn zwischen den Doppelflächenspiegeln (2) und der Wabenstruktur (3) eine eindimensional leitende Folie (9) eingesetzt ist. Die Rückseite (10) dieser Folie ist schwarz, damit sie die von den verspiegelten Innenflächen (5) der Waben reflektierte Laserstrahlung absorbieren kann. Die auf der Folienvorderseite aufgesetzten Doppelflächenspiegel sind durch einen Luftspalt (11) thermisch voneinander isoliert.Fig. 2 shows the structure of a concave mirror (1) when between the Double surface mirrors (2) and the honeycomb structure (3) a one-dimensionally conductive Foil (9) is inserted. The back (10) of this film is black so that it can the laser radiation reflected from the mirrored inner surfaces (5) of the honeycomb can absorb. The double-face mirrors placed on the front of the film are thermally isolated from one another by an air gap (11).

Ein Lichtstrahl (12), der auf einen Doppelflächenspiegel auftrifft, wird von diesem spiegelnd relfektiert.A light beam (12) that strikes a double face mirror, is reflected by this mirror.

Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau eines sechseckigen Doppelflächenspiegels.3 shows the schematic structure of a hexagonal double face mirror.

Auf eine Metallunterlage (13) ist eine Metalloxidschicht (14) aufgebracht.A metal oxide layer (14) is applied to a metal base (13).

Diese ist für die auftretende kuzrwellige Strahlung (12! durchlässig, so daß diese auf die verspiegelte Metalloberfläche (15) fällt und von dieser spiegelnd reflektiert wird. Von ruckwärts aufgebrachte Energie in Form von Wärme fließt durch Leitung vom Metall durch die Oxidschicht und wird an detin Oberfläche (16) als Infrarotstrahlung (8) emittiert.This is permeable to the short-wave radiation that occurs (12!, so that it falls on the mirrored metal surface (15) and is reflective of it is reflected. Backwards applied energy in the form of heat flows through Conduction from the metal through the oxide layer and is applied to the detin surface (16) as infrared radiation (8) emitted.

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Claims

Claims 1. Device for generating infrared images thereby characterized in that the objects radiating in the IR range and those also in the IR range Radiant background at the same time shown in a thermally stable manner on a surface consisting of radiant elements that are thermally insulated from one another, to which the energy is supplied by radiation.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the thermally radiating elements isolated from one another from an interior that is open towards the rear mirrored honeycomb structure.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the thermally insulated radiation elements are fitted into the honeycomb structure, their Backs are designed as radiation absorbers and their fronts as a black or gray bodies shine.

4. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the thermally insulated radiation elements from the front of the honeycomb structure covering film, to which they have good thermal contact, can be worn and this Foil has an orthotropic thermal conductivity mainly in the direction of its thickness and its side facing the honeycomb structure is designed as a radiation absorber.

5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the power required to generate the infrared image is in the form of radiation, preferably laser radiation, via a scanning system of the open back of said Honeycomb structure is supplied, the reflected honeycomb inner surfaces this radiation reflect in such a way that it reaches the rear of the radiating elements from which it is absorbed.

6. Device according to one or more of the preceding claims, thereby characterized in that the thermally insulated radiation elements according to the known manner of double surface mirrors (Second Surface Mirrors) built and these are on the one hand for the short-wave applied from the front seats Radiation de function of a reflecting mirror, on the other hand for that from backwards applied radiant power the function an IR radiation emitting surface so that the two images have different wavelength ranges to be composed on them.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the thermally Radiating elements constructed as double mirrors isolated a surface from one another such a curvature that they are incident on the front side and reflected Radiation act as an imaging surface.