JPH01110225A - 赤外放射計 - Google Patents
赤外放射計Info
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- JPH01110225A JPH01110225A JP62266237A JP26623787A JPH01110225A JP H01110225 A JPH01110225 A JP H01110225A JP 62266237 A JP62266237 A JP 62266237A JP 26623787 A JP26623787 A JP 26623787A JP H01110225 A JPH01110225 A JP H01110225A
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- JP
- Japan
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- temperature
- infrared
- optical system
- infrared radiation
- detector
- Prior art date
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- Pending
Links
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/02—Constructional details
- G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は地上用、及び航空宇宙用の赤外線撮像装置、あ
るいは放射温度計等として用いる赤外放射計に関するも
のである。
るいは放射温度計等として用いる赤外放射計に関するも
のである。
［従来の技術と問題点］
３μｍよりも長い波長帯域の赤外放射計では、信号光の
光路の周辺にある常温の物体から発せられる赤外線が問
題となる。レンズや鏡も透過率や反射率が１００％では
ないので、ある程度の赤外線を発する。レンズや鏡筒等
から発せられて直接、あるいは多重反射を経て検出器に
入射する不用な赤外線（迷光）は周囲温度の変化によっ
て量が変わるので、赤外放射計の零点のドリフトの原因
になる。従来はチョッパを用いて信号光を変調し、迷光
と信号光を分離することで零点のドリフトを防いでいた
。 （例えば、）ｌｅｎｒｙ Ｌ、 Ｈａｃｋｆｏｒｔ
ｈ著、和田正信、中野朝安共訳「赤外線工学」、１９６
３、近代科学社、ｐ１０２〜１０９）。
光路の周辺にある常温の物体から発せられる赤外線が問
題となる。レンズや鏡も透過率や反射率が１００％では
ないので、ある程度の赤外線を発する。レンズや鏡筒等
から発せられて直接、あるいは多重反射を経て検出器に
入射する不用な赤外線（迷光）は周囲温度の変化によっ
て量が変わるので、赤外放射計の零点のドリフトの原因
になる。従来はチョッパを用いて信号光を変調し、迷光
と信号光を分離することで零点のドリフトを防いでいた
。 （例えば、）ｌｅｎｒｙ Ｌ、 Ｈａｃｋｆｏｒｔ
ｈ著、和田正信、中野朝安共訳「赤外線工学」、１９６
３、近代科学社、ｐ１０２〜１０９）。
しかし、チョッパを組み込むことはモータ等の機械部品
を持つことになり、赤外放射計が大型、複雑化する。ま
た、チョッパによる信号光の変調は周波数を高くするこ
とが困難なため、高速応答が要求される用途には向かな
い。
を持つことになり、赤外放射計が大型、複雑化する。ま
た、チョッパによる信号光の変調は周波数を高くするこ
とが困難なため、高速応答が要求される用途には向かな
い。
［発明の目的］
本発明の目的はチョッパを持たない単純、かつ高速な赤
外放射計を提供することにある。
外放射計を提供することにある。
［問題点を解決するための手段、及び作用］本発明は、
チョッパによって信号光を変調せず、光学系の温度をモ
ニタすることで零点の温度ト′すフトの補償を行うこと
を特徴とする赤外放射計である。
チョッパによって信号光を変調せず、光学系の温度をモ
ニタすることで零点の温度ト′すフトの補償を行うこと
を特徴とする赤外放射計である。
［実施例］
第１図に本発明を応用した赤外放射計の光学系、及び検
出器（真空容器に組み込まれた検出素子）の断面図を示
す、これは−点の放射輝度を計るもので、出力を温度に
変換すれば放射温度計になる。
出器（真空容器に組み込まれた検出素子）の断面図を示
す、これは−点の放射輝度を計るもので、出力を温度に
変換すれば放射温度計になる。
１の検出素子には高速応答が必要な場合はＩ ｎＳｂ、
ＨｇＣｄＴｅ等のフォトダイオードを月いる。これらの
検出素子は冷却する必要があり、本実施例では２の真空
容器に入れ、３の液体窒素で冷却している。
ＨｇＣｄＴｅ等のフォトダイオードを月いる。これらの
検出素子は冷却する必要があり、本実施例では２の真空
容器に入れ、３の液体窒素で冷却している。
測定対象点からの赤外線は７のレンズによって１の検出
素子の受光面に像を結ぶ。検出素子の視野は４のコール
ドシールドによって制限されており、６の鏡筒の内壁を
直接見ないようにしである。通常のレンズのような絞り
を用いないのは、絞り自体が発する赤外線が直に検出素
子に達し、迷光となるからである。検出素子の出力を増
幅、演算処理することで放射輝度、または温度の値を得
る。
素子の受光面に像を結ぶ。検出素子の視野は４のコール
ドシールドによって制限されており、６の鏡筒の内壁を
直接見ないようにしである。通常のレンズのような絞り
を用いないのは、絞り自体が発する赤外線が直に検出素
子に達し、迷光となるからである。検出素子の出力を増
幅、演算処理することで放射輝度、または温度の値を得
る。
光学系の温度は８の温度センサによってモニタす測定対
象物の温度をＴ、赤外放射計の光学系の温度をＴ ｏｐ
ｔとすると、放射計の出力（電圧、または電流値）Ｖは
、 Ｖ＝ Ａｅｘｐ（−ＢＩＴ） ＋ Ｃｅｘｐ （−Ｄ／ Ｔｏｐｔ） ＋ Ｅ
（１）となる。ここでＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは試験により
求められる定数である。右辺の第１項は信号光の量を、
第２項は迷光の量を、第３項は検出素子の暗電流も含め
た電子回路のオフセットを表している。光学系の温度は
変化の幅は狭いので第２項は一次、あるいは二次式で近
似できる。いま第２項を一次式Ｆ−Ｔ＋Ｇで近似し、Ｇ
＋Ｅ＝Ｈとすると、 Ｖ＝Ａｅｘｐ（−ＢＩＴ） ＋Ｇ −Ｔｏｐｔ＋／
−７（２）となる。零点とは測定対象物の温度Ｔが絶対
零度のときの出力Ｖの値、すなわち上式の第２項と第３
項の和である。
象物の温度をＴ、赤外放射計の光学系の温度をＴ ｏｐ
ｔとすると、放射計の出力（電圧、または電流値）Ｖは
、 Ｖ＝ Ａｅｘｐ（−ＢＩＴ） ＋ Ｃｅｘｐ （−Ｄ／ Ｔｏｐｔ） ＋ Ｅ
（１）となる。ここでＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅは試験により
求められる定数である。右辺の第１項は信号光の量を、
第２項は迷光の量を、第３項は検出素子の暗電流も含め
た電子回路のオフセットを表している。光学系の温度は
変化の幅は狭いので第２項は一次、あるいは二次式で近
似できる。いま第２項を一次式Ｆ−Ｔ＋Ｇで近似し、Ｇ
＋Ｅ＝Ｈとすると、 Ｖ＝Ａｅｘｐ（−ＢＩＴ） ＋Ｇ −Ｔｏｐｔ＋／
−７（２）となる。零点とは測定対象物の温度Ｔが絶対
零度のときの出力Ｖの値、すなわち上式の第２項と第３
項の和である。
本実施例の赤外放射計はチョッパを持たないので、周囲
の温度変化による迷光の量の変化が、そのまま入射光量
の変化となり、零点のドリフトになる。このため、補償
を行う以前に迷光の量をできるだけ減らすことが必要で
ある。６の窓、及び７のレンズは検出素子の波長帯域に
おいて高い透過率を盲する必要があり、無反射コーチイ
ブを施したＧｅ等が望ましい、４のコールドシールドや
６の鏡筒は、内部を広くし、内壁を黒化することで赤外
線が反射して検出素子に達し、迷光となるのを防ぐ必要
がある。以上の工夫を行った上で、鏡筒等の光学系の主
要構造部をアルミニウムのように熱伝導率の高い物質で
作り、光学系の温度勾配を小さくすれば、−点の温度を
モニタするだけで十分な精度が得られると考えられる。
の温度変化による迷光の量の変化が、そのまま入射光量
の変化となり、零点のドリフトになる。このため、補償
を行う以前に迷光の量をできるだけ減らすことが必要で
ある。６の窓、及び７のレンズは検出素子の波長帯域に
おいて高い透過率を盲する必要があり、無反射コーチイ
ブを施したＧｅ等が望ましい、４のコールドシールドや
６の鏡筒は、内部を広くし、内壁を黒化することで赤外
線が反射して検出素子に達し、迷光となるのを防ぐ必要
がある。以上の工夫を行った上で、鏡筒等の光学系の主
要構造部をアルミニウムのように熱伝導率の高い物質で
作り、光学系の温度勾配を小さくすれば、−点の温度を
モニタするだけで十分な精度が得られると考えられる。
第２図は本発明を実際に応用した赤外放射温度計の、指
示温度のドリフトのグラフである。４０℃に制御された
黒体炉を放射温度計に見させた状態で室温を変化させ、
指示温度のドリフトを観測したものである。９の黒い三
角が光学、系の温度、１０の白い三角が室温、１１の黒
い丸が光学系の温度から（２）式によって零点の補償を
おこなった後の指示温度、１２の白い九が検出器の出力
をそのまま変換した場合の指示温度である。１２の白い
九の値は（２）式の第２項を除いた、Ｖ＝Ａｅｘｐ（−
ＢＩＴ）＋Ｈ（３） によって計算した値である。この赤外放射温度計は第１
図のものとは違い、１０素子のＩｎＳｂフォトダイオー
ドアレイを用いた一次元温度分布を測るためのものであ
り、信号光と迷光の比が１： ４．０と条件が悪いが
、補償を行うことによって高い安定性が得られている。
示温度のドリフトのグラフである。４０℃に制御された
黒体炉を放射温度計に見させた状態で室温を変化させ、
指示温度のドリフトを観測したものである。９の黒い三
角が光学、系の温度、１０の白い三角が室温、１１の黒
い丸が光学系の温度から（２）式によって零点の補償を
おこなった後の指示温度、１２の白い九が検出器の出力
をそのまま変換した場合の指示温度である。１２の白い
九の値は（２）式の第２項を除いた、Ｖ＝Ａｅｘｐ（−
ＢＩＴ）＋Ｈ（３） によって計算した値である。この赤外放射温度計は第１
図のものとは違い、１０素子のＩｎＳｂフォトダイオー
ドアレイを用いた一次元温度分布を測るためのものであ
り、信号光と迷光の比が１： ４．０と条件が悪いが
、補償を行うことによって高い安定性が得られている。
これは１０素子のうち５番目の素子のデータである。
［発明の効果］
本発明を応用することにより、チョッパ等の機械部品を
用いることなく、安定な赤外放射計が実現できる。この
ため、赤外放射計を小型、軽量化できる他、モータ等が
無くなるために機械的な故障を減らすことができる。
用いることなく、安定な赤外放射計が実現できる。この
ため、赤外放射計を小型、軽量化できる他、モータ等が
無くなるために機械的な故障を減らすことができる。
チョッパによつて信号光を遮断することなく、連続して
ＤＣ的に測定することが可能になり、極めて高速な放射
計が実現できる。赤外用のフォトダイオードで時定数が
１μｓ以下のものが市販さ［第１図 赤外放射計の光学
系、及び検出器の断面図］ 本発明を応用した赤外放射計の光学系で、検出素子にＩ
ｎＳｂ、 ＨｇＣｄＴｅ等のフォトダイオードを用いた
場合の例である。
ＤＣ的に測定することが可能になり、極めて高速な放射
計が実現できる。赤外用のフォトダイオードで時定数が
１μｓ以下のものが市販さ［第１図 赤外放射計の光学
系、及び検出器の断面図］ 本発明を応用した赤外放射計の光学系で、検出素子にＩ
ｎＳｂ、 ＨｇＣｄＴｅ等のフォトダイオードを用いた
場合の例である。
１、赤外線検出素子
２、真空容器
３、液体窒素
４、コールドシールド
５、窓
６、鏡筒
７、レンズ
８、温度センサ
［第２図 赤外放射温度計の指示温度のドリフトのゲラ
フコ 放射温度計に４０’Ｃの黒体炉をみさせ、室温を変化さ
せた場合の指示温度のドリフトである。
フコ 放射温度計に４０’Ｃの黒体炉をみさせ、室温を変化さ
せた場合の指示温度のドリフトである。
９、光学針の温度
１０、室温
１１、補償を行）た場合の指示温度
１２、補償を行わない場合の指示温度
１３、正しい指示温度（すなわち黒体炉の温度）第２図
Claims (1)
- チョッパによって信号光を変調せず、光学系の温度を
モニタすることで零点の温度ドリフトの補償を行うこと
を特徴とする赤外放射計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62266237A JPH01110225A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 赤外放射計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62266237A JPH01110225A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 赤外放射計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01110225A true JPH01110225A (ja) | 1989-04-26 |
Family
ID=17428173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62266237A Pending JPH01110225A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 赤外放射計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01110225A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013525767A (ja) * | 2010-08-11 | 2013-06-20 | 天津易通▲電▼▲気▼技▲術▼▲開▼▲発▼集▲団▼有限公司 | 放射温度計の測温定精度を向上させる量子論的補正方法及びシステム |
| JP2014185860A (ja) * | 2013-03-21 | 2014-10-02 | Fujitsu Ltd | 赤外線検出装置及び赤外線検出器の入出力特性の補正方法 |
| WO2024013293A1 (en) | 2022-07-14 | 2024-01-18 | Trinamix Gmbh | Detector with temperature drift compensation |
| WO2024013299A1 (en) | 2022-07-14 | 2024-01-18 | Trinamix Gmbh | Background-based correction of photodetector drift |
| WO2024013310A1 (en) | 2022-07-14 | 2024-01-18 | Trinamix Gmbh | Temperature drift compensation of photoresistors |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633517A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Fujitsu Ltd | Infrared ray detector |
| JPS60119179A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-26 | Mitsubishi Electric Corp | 赤外線撮像装置 |
-
1987
- 1987-10-23 JP JP62266237A patent/JPH01110225A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JPS5633517A (en) * | 1979-08-28 | 1981-04-04 | Fujitsu Ltd | Infrared ray detector |
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| WO2024013293A1 (en) | 2022-07-14 | 2024-01-18 | Trinamix Gmbh | Detector with temperature drift compensation |
| WO2024013299A1 (en) | 2022-07-14 | 2024-01-18 | Trinamix Gmbh | Background-based correction of photodetector drift |
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