JP2000171305A - 赤外線検出装置 - Google Patents

赤外線検出装置

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JP2000171305A
JP2000171305A JP10344094A JP34409498A JP2000171305A JP 2000171305 A JP2000171305 A JP 2000171305A JP 10344094 A JP10344094 A JP 10344094A JP 34409498 A JP34409498 A JP 34409498A JP 2000171305 A JP2000171305 A JP 2000171305A
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JP
Japan
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infrared
optical system
detector
infrared optical
housing
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JP10344094A
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English (en)
Inventor
Takanori Suetani
貴憲 末谷
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 飛行体に搭載させる赤外線検出装置におい
て、高価な低雑音の赤外線検知器の使用なしに低雑音な
赤外線検出装置を実現することを課題としている。 【解決手段】 赤外線窓1は赤外線を透過させる。赤外
線光学系2は赤外線を集光し赤外線検知器3に結像す
る。赤外線検知器3は赤外線を検知し光電変換する。筐
体4は、赤外線光学系2と外界との遮断密閉を実現する
隔壁の赤外線窓1面以外の部分に穴等の解放箇所を有
し、また赤外線検知器3を赤外線光学系2の雰囲気及び
外界から遮断密閉できる位置に隔壁を配する構造によ
り、赤外線光学系2の気密解除と赤外線検知器3の気密
とを実現するとともに赤外線窓1と赤外線光学系2と赤
外線検知器3とを支持する。断熱材5は筐体の壁面に取
り付けられ外界と赤外線窓及び赤外線光学系を収納する
内部とを断熱する。排気装置5は上記筐体の気密解放箇
所に配置され赤外線窓及び赤外線光学系を収納する内部
を排気する。本構成により光学系を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば飛行体に
搭載される赤外線検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、飛行体に搭載される従来の赤外
線検出装置の構成の一例を示す図である。図において、
1は赤外線窓、2は赤外線光学系、3は赤外線検知器、
4は筐体である。
【0003】従来の赤外線検出装置は上記のように構成
され、上記赤外線窓1は赤外線を透過させる。上記赤外
線光学系2は赤外線を集光し上記赤外線検知器3に結像
する。上記赤外線検知器3は赤外線を検知し光電変換す
る。上記筐体4は装置と外界とを遮断密閉し、且つ上記
赤外線窓1と上記赤外線光学系2及び上記赤外線検知器
3とを支持する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の赤外線検出装置
においては、光学系を冷却する手段を持たないため常温
域の光学系からの赤外線放射が雑音となり、光電変換手
段にHgCdTeに代表される高感度な化合物半導体を
用いた高価な低雑音の赤外線検知器の使用なしに低雑音
な赤外線検出装置を実現することは困難であった。
【0005】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、高価な低雑音の赤外線検知器の使用
なしに低雑音な赤外線検出装置を実現することを目的と
している。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明による赤外線
検出装置は、赤外線光学系と外界との気密解除する筐体
と、筐体の壁面に取り付けられ外界と赤外線窓及び赤外
線光学系を収納する内部とを断熱する断熱材と、上記筐
体の気密解除がなされている箇所に排気装置とを有し、
内部を断熱した状態で排気することにより赤外線光学系
冷却を行い、高価な低雑音の赤外線検知器の使用なしに
低雑音な赤外線検出装置を実現したものである。
【0007】また、第2の発明による赤外線検出装置
は、赤外線光学系の開口部に遮蔽なく赤外線光を取り込
ませ且つ飛行体の飛行方向と極力並行に配して気流の流
出入を抑制するように解放する筐体を有し、外界と上記
赤外線光学系との間で熱交換を行うことにより赤外線光
学系を冷却を行い、高価な低雑音の赤外線検知器の使用
なしに低雑音な赤外線検出装置を実現したものである。
【0008】また、第3の発明による赤外線検出装置
は、赤外線光学系の鏡筒に例えばエチルアルコールに代
表される液体を接するように配し、液体が気化する時の
気化熱により赤外線光学系を冷却を行い、高価な低雑音
の赤外線検知器の使用なしに低雑音な赤外線検出装置を
実現したものである。
【0009】また、第4の発明による赤外線検出装置
は、赤外線光学系の鏡筒に接するとともに赤外線光学系
を冷却するための放射面積を稼ぐ構造とし放射面の放射
率を高めた黒体を有する筐体からの放射冷却により赤外
線光学系を冷却を行い、高価な低雑音の赤外線検知器の
使用なしに低雑音な赤外線検出装置を実現したものであ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示す図であり、図中1,2,3,4は従
来技術と同一のものである。5は断熱材である。6は排
気装置である。
【0011】一般に赤外線検出装置の雑音は、構成品の
赤外線検知器自身が有する雑音と、目標物体以外から赤
外線検知器への入射赤外線に起因する雑音からなる。図
2は、後者の赤外線検知器への入射赤外線の輝度の内訳
の一例を示す図であり、観測高度が10kmの場合の光
の波長帯が3〜5μmにおける赤外線光学系輝度の温度
依存性、鉛直方向天空輝度、及び水平方向天空輝度の一
例を示す図である。また図3は、観測高度が10kmの
場合の光の波長帯が8〜13μmにおける赤外線光学系
輝度の温度依存性、鉛直方向天空輝度、及び水平方向天
空輝度の一例を示す図である。赤外線光学系輝度は、放
射率を1−透過率のグレイモデルとみなし、一般的にい
うプランクの式の波長積分等により放射発散度から算出
したものである。また、鉛直方向天空輝度及び水平方向
天空輝度は、ロートラン中緯度夏モデルによる観測高度
が10kmの天空輝度算出結果である。これによると、
300K付近の常温域では天空輝度よりも赤外線光学系
自身の輝度が大であり、天空を背景とする赤外線検出装
置においては、赤外線検出装置の雑音の主要因のひとつ
とされる背景雑音よりも大きな光学系からの放射に起因
する雑音が重畳されることが解る。前記のように構成さ
れた赤外線検出装置においては、赤外線窓1は赤外線を
透過させる。赤外線光学系2は赤外線を集光し赤外線検
知器3に結像する。赤外線検知器3は赤外線を検知し光
電変換する。筐体4は、赤外線光学系2と外界との遮断
密閉を実現する隔壁の赤外線窓1面以外の部分に穴等の
解放箇所を有し、また赤外線検知器3を赤外線光学系2
の雰囲気及び外界から遮断密閉する構造により、赤外線
光学系2の気密解除と赤外線検知器3の気密とを実現す
るとともに赤外線窓1と赤外線光学系2と赤外線検知器
3とを支持する。断熱材5は筐体の壁面に取り付けられ
外界と赤外線窓及び赤外線光学系を収納する内部とを断
熱する。排気装置5は一般的な真空ポンプに代表される
吸引手段であり上記筐体の気密解放箇所に配置され赤外
線窓及び赤外線光学系を収納する内部を排気する。本構
成により内部を断熱した状態で排気することにより赤外
線光学系を冷却し、高価な低雑音の赤外線検知器の使用
なしに低雑音な赤外線検出装置を実現する。
【0012】実施の形態2.図4はこの発明の実施の形
態2を示す図であり、図中2,3,4は従来技術と同一
のものである。7は赤外線光学系の開口部に遮蔽なく赤
外線光を取り込ませ且つ飛行体の飛行方向8と極力並行
に配して気流の流出入を抑制するように解放する筐体で
ある。8は飛行体の飛行方向である。
【0013】前記のように構成された赤外線検出装置に
おいては、赤外線光学系2は赤外線を集光し赤外線検知
器に結像する。赤外線検知器3は赤外線を検知し光電変
換する。筐体4は、赤外線検知器3と外界とを遮断密閉
しまた赤外線光学系2と接する構造により、赤外線光学
系2の冷却と赤外線検知器3の気密とを実現するととも
に赤外線光学系2と赤外線検知器3とを支持する。筐体
7は、飛行体の飛行方向8と極力並行に配されてて赤外
線光学系の開口部が外界に解放されることにより、気流
の流出入を抑制しつつ遮蔽なく赤外線光を赤外線光学系
の開口部に伝搬させる。本構成により赤外線光学系を冷
却し、高価な低雑音の赤外線検知器の使用なしに低雑音
な赤外線検出装置を実現する。
【0014】実施の形態3.図5はこの発明の実施の形
態3を示す図であり、図中1,2,3,4は従来技術と
同一のものである。9は気化熱により赤外線光学系を冷
却する液体、10は液体9を収容する収容器である。
【0015】前記のように構成された赤外線検出装置に
おいては、赤外線窓1は赤外線を透過させる。赤外線光
学系2は赤外線を集光し赤外線検知器3に結像する。赤
外線検知器3は赤外線を検知し光電変換する。筐体4は
赤外線検知器3と外界とを遮断密閉しまた赤外線光学系
2と接する隔壁を配する構造により、赤外線検知器3の
気密とを実現するとともに赤外線窓1及び赤外線光学系
2と赤外線検知器3とを支持する。液体9はエチルアル
コールに代表される液体であり、赤外線光学系の鏡筒に
接するように配されて気化し、気化熱により赤外線光学
系2から吸熱する。収容器10は液体9を収容する。本
構成により赤外線光学系を冷却し、高価な低雑音の赤外
線検知器の使用なしに低雑音な赤外線検出装置を実現す
る。
【0016】実施の形態4.図6はこの発明の実施の形
態4を示す図であり、図中1,2,3,4は従来技術と
同一のものである。11は赤外線光学系の鏡筒に接する
とともに赤外線光学系を冷却するための放射面積を大き
く取るために表面積を稼いだ構造を有する筐体である。
12は筐体11の放射面の放射率を高めるためにジャパ
ンセンサ社製黒体塗料1号または同2号に代表される塗
料を塗布した黒体面である。
【0017】前記のように構成された赤外線検出装置に
おいては、赤外線窓1は赤外線を透過させる。赤外線光
学系2は赤外線を集光し赤外線検知器3に結像する。赤
外線検知器3は赤外線を検知し光電変換する。筐体4
は、赤外線検知器3と外界とを遮断密閉しまた赤外線光
学系2と接する隔壁を配する構造により、赤外線検知器
3の気密とを実現するとともに赤外線窓1及び赤外線光
学系2と赤外線検知器3とを支持する。筐体11は、赤
外線光学系に接するとともに外界と接する表面積を高め
る構造を有し、赤外線光学系2から吸熱する。黒体面1
2は、赤外線光学系2の放射面にて形成され、筐体から
の放熱効果を高める。本構成により赤外線光学系を冷却
し、高価な低雑音の赤外線検知器の使用なしに低雑音な
赤外線検出装置を実現する。
【0018】
【発明の効果】第1の発明によれば、内部を断熱した状
態で排気することによる赤外線光学系冷却を行うように
構成したので、高価な低雑音の赤外線検知器の使用なし
に低雑音な赤外線検出装置を実現できる効果がある。
【0019】また、第2の発明によれば、赤外線光の遮
蔽なく気流の流出入を抑制しつつ赤外線光学系の開口部
が外界に解放することによる赤外線光学系冷却を行うよ
うに構成したので、高価な低雑音の赤外線検知器の使用
なしに低雑音な赤外線検出装置を実現できる効果があ
る。
【0020】また、第3の発明によれば、液体の気化熱
により赤外線光学系冷却を行うように構成したので、高
価な低雑音の赤外線検知器の使用なしに低雑音な赤外線
検出装置を実現できる効果がある。
【0021】また、第4の発明によれば、放射冷却によ
り赤外線光学系冷却を行うように構成したので、高価な
低雑音の赤外線検知器の使用なしに低雑音な赤外線検出
装置を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による赤外線検出装置の実施の形態
1を示す構成図である。
【図2】 観測高度が10kmの場合の光の波長帯が3
〜5μmにおける赤外線光学系輝度の温度依存性、鉛直
方向天空輝度、及び水平方向天空輝度の一例を示す図で
ある。
【図3】 観測高度が10kmの場合の光の波長帯が8
〜13μmにおける赤外線光学系輝度の温度依存性、鉛
直方向天空輝度、及び水平方向天空輝度の一例を示す図
である。
【図4】 この発明による赤外線検出装置の実施の形態
2を示す構成図である。
【図5】 この発明による赤外線検出装置の実施の形態
3を示す構成図である。
【図6】 この発明による赤外線検出装置の実施の形態
4を示す構成図である。
【図7】 従来の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 赤外線窓、2 赤外線光学系、3 赤外線検知器、
4 筐体、5 断熱材、6 排気装置、7 筐体、8
飛行方向、9 収容器、10 液体、11 筐体、12
黒体面。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 飛行体に搭載される赤外線検出装置にお
    いて、赤外線を透過させる赤外線窓と、上記赤外線窓を
    透過する赤外線を集光し赤外線検知器に結像する赤外線
    光学系と、上記赤外線光学系により結像される赤外線を
    検知し光電変換する赤外線検知器と、上記赤外線光学系
    と外界との遮断密閉を解放する箇所を有しまた上記赤外
    線検知器と外界とを遮断密閉して上記赤外線光学系の気
    密解除と上記赤外線検知器の気密とを実現し、且つ上記
    赤外線窓と上記赤外線光学系及び上記赤外線検知器とを
    支持する構造の筐体と、この筐体の壁面に取り付けら
    れ、外界と赤外線窓及び赤外線光学系を収納する内部と
    を断熱する断熱材と、上記筐体の気密解除がなされてい
    る箇所に設置される排気装置とを有し、内部を断熱した
    状態で排気することにより赤外線光学系を冷却する機能
    を具備することを特徴とする赤外線検出装置。
  2. 【請求項2】 飛行体に搭載される赤外線検出装置にお
    いて、赤外線を集光し赤外線検知器に結像する赤外線光
    学系と、上記赤外線光学系により結像される赤外線を検
    知し光電変換する赤外線検知器と、上記赤外線光学系と
    外界とを遮断密閉するとともに赤外線光学系及びこれら
    を支持する構造の筐体と、上記赤外線光学系の開口部に
    遮蔽なく赤外線光を取り込ませ且つ飛行体の飛行方向と
    極力並行に配して気流の流出入を抑制するように解放す
    る筐体を有し、外界と上記赤外線光学系との間で熱交換
    を行うことにより上記赤外線光学系を冷却する機能を具
    備することを特徴とする赤外線検出装置。
  3. 【請求項3】 飛行体に搭載される赤外線検出装置にお
    いて、赤外線を集光し赤外線検知器に結像する赤外線光
    学系と、上記赤外線光学系により結像される赤外線を検
    知し光電変換する赤外線検知器と、上記赤外線検知器と
    外界とを遮断密閉するとともに赤外線光学系及びこれら
    を支持する構造の筐体と、赤外線光学系の鏡筒に接し気
    化熱によりこれより吸熱するための液体と、液体を収容
    する収容器とを有し、赤外線光学系を冷却する機能を具
    備することを特徴とする赤外線検出装置。
  4. 【請求項4】 飛行体に搭載される赤外線検出装置にお
    いて、赤外線を集光し赤外線検知器に結像する赤外線光
    学系と、上記赤外線光学系により結像される赤外線を検
    知し光電変換する赤外線検知器と、上記赤外線検知器と
    外界とを遮断密閉するとともに赤外線窓や赤外線光学系
    及びこれらを支持する構造の筐体と、赤外線光学系の鏡
    筒に接するとともに赤外線光学系を冷却するための放射
    面積を稼ぐ構造を有する筐体と、上記筐体の放射面での
    放射率を高めた黒体面とを有し、赤外線光学系を冷却す
    る機能を具備することを特徴とする赤外線検出装置。
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Cited By (4)

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