JPH04323525A - 赤外線検出器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は赤外線検出器に関する
。

【０００２】

【従来の技術】図１１はＲ．Ｄ．Ｈｕｄｓｏｎ．Ｊｒ“
Ｉｎｆｒａｒｅｄ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒｉｎｇ”Ｊｏｈｎ　　Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ．１９６
９年．ｐ．３５４に示された従来の赤外線検出器を示す
断面図であり、図において１は二重壁でできた容器で、
以下これをデュワという。２はデュワ窓、３は量子形赤
外線検出素子（以下これを検出素子という）、４はコー
ルドシールド、５はコールドフィルタ、６は冷媒容器、
７は被測定赤外線、８、９ａ、９ｂ、９ｃは不要赤外線
（被測定赤外線７以外の赤外線）、１２は検出素子３の
取り付け基板である。なお冷媒容器６には冷媒が注入さ
れており、これにより検出素子３を冷却してその検出感
度を増大している。またコールドフィルタ５はコールド
シールド４に固着され、このコールドシールド４は冷媒
容器６の壁部に固着され共に冷却される。検出素子３、
コールドシールド４、コールドフィルタ５の冷却を効率
良く行うために、デュワ１とデュワ窓２によって囲まれ
た空間は真空状態にされている。被測定赤外線７はデュ
ワ窓２、コールドシールド４の開口部及びコールドフィ
ルタ５を通って検出素子３に入射する。コールドシール
ド４はコールドフィルタ５を保持すると共に、常温の周
囲背景から放射される不要赤外線９ａが検出素子３に入
射するのを防止し、検出素子３の雑音を低減する。コー
ルドシールド４は表面の吸収率を高くし、かつ低温に冷
却されているので、コールドシールド４の表面から放射
される不要赤外線８の量は被測定赤外線７に比して無視
できるほどに低減される。コールドフィルタ５は被測定
赤外線７の波長域（以下所要波長域と呼ぶ）において、
吸収の小さい基板の表面に誘電体材料を蒸着して構成さ
れ、所要波長域を選択的に透過する構造を持つ。コール
ドフィルタ５は、コールドシールド４の開口部を通して
所要波長域以外の不要赤外線９ｂが検出素子３に入射す
るのを防止し、検出素子３の雑音を低減する。また、コ
ールドフィルタ５自体から放射する不要赤外線を抑制す
るために、コールドフィルタ５が低温に冷却されている
事は前述の通りである。コールドフィルタ５は所要波長
域以外の赤外線に対して反射率が高いように構成されて
いるので、例えば図１１に示した不要赤外線８のように
コールドシールド４、取り付け基板１２、検出素子３が
放射する所要波長域以外の不要赤外線は、コールドフィ
ルタ５で反射して検出素子３に入射する事が考えられる
。しかし、前述のようにコールドシールド４、取り付け
基板１２、検出素子３は低温に冷却されているので、不
要赤外線の放射量は無視できるほど小さい。したがって
、この様な経路を経て入射する赤外線による検出器雑音
は無視できる。また、コールドフィルタ５を省略し、そ
の代わりにデュワ窓２に前記誘電体材料でフィルタを構
成しても、デュワ１の外部から入射する所要波長域以外
の不要赤外線を除去するという目的を達することはでき
るが、この様な構造にすると、デュワ１の外筒内面から
放射された所要波長域以外の不要赤外線９ｃは、デュワ
窓２に形成されたフィルタで反射されて検出素子３に入
射して雑音となる。デュワ１の外筒内面は冷媒容器６に
接する部分以外は冷却されないので、この雑音は無視出
来ない大きさになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の赤
外線検出器では、雑音の低減を図るために、検出素子、
コールドシールド及びコールドフィルタを冷却する必要
があった。このため冷媒に対する熱負荷が大きくなるの
で、冷媒を作る冷却装置が大型化したり、検出素子、コ
ールドシールド及びコールドフィルタを所定の温度まで
冷却する時間が長くなるという課題があった。とくに赤
外線誘導ミサイルに用いられる赤外線検出器では、数秒
で所定の温度まで冷却する必要があり、そのため冷却に
要する時間が長いことは致命的であった。

【０００４】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、フィルタを冷却すること無く検出
素子が受光する不要赤外線を低減し、冷却器に対する熱
負荷を大幅に減少して所定の温度まで冷却するに要する
時間を大幅に短縮できる赤外線検出器を得ることを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る赤外線検
出器は、デュワ内に設けられ被測定赤外線を検出する検
出素子と、上記被測定赤外線の波長域を選択的に透過さ
せるフィルタと、常温のデュワ内部周囲から放射され上
記検出素子に入射する不要赤外線を遮蔽するコールドシ
ールドと、この検出素子とコールドシールドを冷却する
冷却手段と、デュワ内部周囲から放射され上記フィルタ
により反射した不要赤外線の検出素子への入射を防止す
る反射鏡を備えたものである。

【０００６】

【作用】上記のように構成された赤外線検出器では、フ
ィルタが所要波長域以外の不要赤外線が検出素子に入射
するのを防止し、検出素子の雑音を低減するとともに、
フィルタの反射によって検出素子に入射する不要赤外線
がコールドシールド、反射鏡、検出素子、検出素子取り
付け基板から放射される微小な量の赤外線だけであり、
他の部分からの不要赤外線は検出素子に入射しないので
、フィルタをコールドフィルタとしてコールドシールド
内に取り付ける必要がなくなり冷却手段の熱負荷が低減
される。

【０００７】

【実施例】実施例１． 図１はこの発明の一実施例を示す断面図であって、図１
において図１１と同一符号は同一または相当部分を示し
、１０はコールドシールド４の近傍に設置された楕円反
射鏡、１１は楕円の短軸、１３ａ，１３ｂは楕円の焦点
、１４はデュワ窓２の内面に構成されたフィルタ、１７
は楕円の長軸である。楕円反射鏡１０は、コールドシー
ルド４に接触しない程度に近接して設置している。これ
は楕円反射鏡１０が、冷媒容器６の熱負荷とならないた
めである。楕円反射鏡１０の鏡面は反射率の高い光学材
料、例えばアルミニウム、金、銀等から成る。楕円反射
鏡１０の鏡面は１３ａ，１３ｂを焦点とする楕円を、そ
の短軸１１の回りに回転させた時に得られる回転楕円面
の形状に形成されている。本実施例では楕円反射鏡１０
の形状は以下に述べる条件を満たしている。図２におい
て検出素子３の寸法の半値をｒｄ、楕円の短軸１１から
楕円の焦点１３ｂまでの距離をｒｓ、コールドシールド
４の開口半径をｒｃ、楕円の短軸１１からコールドシー
ルド４の壁面までの距離をｒｏ、楕円反射鏡１０の長径
の半値をｒｍ、検出素子３の点Ｐからコールドシールド
４の開口端を図２に示す状態で見たときコールドシール
ド４の外部における楕円の長軸１７との交点と短軸１１
との距離をｒ、検出素子３からコールドシールド４の開
口面の距離をｈｃ、検出素子３とフィルタ１４間の距離
をｈｆ、検出素子３と楕円の長軸１７との距離をｈｓと
する。不要赤外線が検出素子３に入射しないということ
は、言い換えれば検出素子３が不要赤外線を発生するデ
ュワ１の外筒内面等を見ないということである。検出素
子３の端の点Ｐからコールドシールド４の開口を通しフ
ィルタ１４の反射によってみることのできる範囲は、フ
ィルタ１４による検出素子３の鏡像１５の点Ｐ´からフ
ィルタ１４によるコールドシールド４の鏡像１６の開口
を通して見ることのできる範囲と一致する。したがって
検出素子３が不要赤外線を発生するデュワ１の外筒内面
等を見ないためには、次の式（１）、（２ａ）、（２ｂ
）の条件を満足する必要がある。

【０００８】 　　　　ｒｍ≧ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）　　　
　ｈｓ≦ｈｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（２ａ）　　　　ｒｓ
≦ｒｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（２ｂ）

【０００９】ここで
式（１）とｒとコールドシールド４の寸法には以下の関
係がある。

【００１０】 ｈｃ：（２ｈｆ−ｈｓ）＝（ｒｄ＋ｒｃ）：ｒ　　（３
）よって式（１）、（３）より ｒｍ≧（２ｈｆ−ｈｓ）（ｒｄ＋ｒｃ）／ｈｃ　　（４
）

【００１１】である長径の半値を持つ楕円反射鏡１０
であれば、点Ｐからコールドシールド４の開口を通して
見ることのできる範囲は、楕円反射鏡１０、コールドシ
ールド４、検出素子３自身及び検出素子の取り付け基板
１２に限られる。楕円反射鏡１０以外は従来例で既に述
べたように冷媒により冷却された部分であり、ここから
放射される不要赤外線は無視できるほど小さい。さらに
式（２ａ）、（２ｂ）に示すように、楕円の焦点１３ａ
，１３ｂが、コールドシールド４、コールドシールド４
の開口面および検出素子の取り付け基板１２で囲まれる
範囲内に存在すれば、楕円反射鏡１０の反射により検出
素子３が見ることのできる部分はコールドシールド４の
みとなる。コールドシールド４から放射される不要赤外
線９は無視できるほど小さいため、不要赤外線を放射す
る可能性があるのは楕円反射鏡１０のみである。一般に
物質からの赤外線放射率は以下の関係により示される。

【００１２】 ε＝１−γ−τ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　（５）

【００１３】ここでε
は物質の赤外線放射率、γは同反射率、τは同透過率で
ある。一般的に鏡の場合反射率γはほぼ１、透過率τは
ほぼ無視できることから放射率はほぼ０、つまり赤外線
の放射はほぼ無視できるといえる。よって上記の二条件
を満たす形状の楕円反射鏡１０を持つ赤外線検出器では
、検出素子３がフィルタ１４の反射によって見ることが
できる部分からの不要赤外線の放射は極僅かであり、実
用的には無視できる程度であることがわかる。

【００１４】実施例２． 図３は本発明の他の一実施例を示す断面図であって、本
実施例では錐面を持つ反射鏡として円錐鏡を用いたもの
である。図３において図１１と同一符号は同一または相
当部分を示し、１８はコールドシールド４に近接して設
置された円錐鏡、１９は円錐の軸、１４はフィルタであ
る。円錐鏡１８の鏡面は反射率の高い光学材料、例えば
アルミニウム、金、銀等から成る。円錐鏡１８の鏡面の
形状は回転軸が円錐の軸１９である円錐である。円錐の
軸１９は検出素子３の中心を通り、検出素子３に垂直に
交わっている。本実施例では円錐鏡１８が最もコールド
シールド４に接近する部分の位置を、フィルタ１４から
最も離れたコールドシールド４の終端部である構造にし
ている。またデュワ窓２の内面にフィルタ１４が蒸着さ
れており、コールドフィルタ５は用いていない。続いて
検出素子３に入射する不要赤外線について説明する。図
４は検出素子３、コールドシールド４、円錐鏡１８およ
び、フィルタ１４と円錐鏡１８の反射による鏡像の位置
関係を示したものである。図４において１５はフィルタ
１４の反射による検出素子３の鏡像、１６はフィルタ１
４の反射によるコールドシールド４の鏡像、２０は円錐
鏡１８の反射による検出素子３の鏡像１５の鏡像、２１
は円錐鏡１８の反射によるコールドシールド４の鏡像１
６の鏡像である。また検出素子３の端の点を点Ｐ、コー
ルドシールド４の開口部と点Ｐとの距離が最大となる点
を点Ｑ、コールドシールド４上でフィルタ１４に近く、
点Ｐからの距離が最大である点を点Ｓとする。不要赤外
線が検出素子３に入射しないということは、言い換えれ
ば検出素子３が不要赤外線を発生するデュワ１の外筒内
面等を見ないことである。検出素子３がコールドシール
ド４の開口を通しフィルタ１４の反射によって見込む範
囲は、フィルタ１４による検出素子３の鏡像１５からコ
ールドシールド４の鏡像１６の開口を通して見込む範囲
と一致する。本実施例では検出素子３がフィルタ１４の
反射で見込む範囲に検出素子３、取り付け基板１２、コ
ールドシールド４、円錐鏡１８が存在する。ここで円錐
鏡１８の反射によって検出素子３が見込む範囲を考える
。前述のフィルタ１４による反射により検出素子３が見
込む範囲を求めた方法と同様、円錐鏡１８の反射により
検出素子３が見込む範囲はフィルタ１４と円錐鏡１８の
反射による検出素子３の鏡像２０がコールドシールド４
の鏡像２１の開口部を通して見込む範囲に一致する。 ただし検出素子３が見込む円錐鏡１８の部分は図４の範
囲ａであり、この範囲ａについてのみ上記の鏡像を用い
た考え方が適用できる。ここで範囲ａは点Ｐから点Ｑ方
向を見た場合にフィルタ１４の反射で見る円錐鏡１８上
の位置と、点Ｐからフィルタ１４の反射によって点Ｓ方
向を見た場合の円錐鏡１８上の位置までの間をさしてい
る。本実施例では以後に示す例に従い、円錐鏡１８の反
射によって検出素子３の見込む範囲が、コールドシール
ド４の側面のみであるように円錐鏡１８の形状を決定し
ている。円錐鏡１８から検出素子３に入射する不要赤外
線は円錐鏡１８自体からの放射分と円錐鏡１８の反射に
より検出素子３が見込むコールドシールド４の側面から
の放射分である。コールドシールド４の側面は冷媒によ
り冷却された部分であり、ここから放射される不要赤外
線は無視できるほど小さい。また、円錐鏡１８自体から
の放射分も上記実施例１で述べたようにほぼ無視できる
程度である。以上のことから、本実施例で述べた赤外線
検出器では、検出素子３がフィルタ１４、円錐鏡１８の
反射によって見る部分からの不要赤外線の放射はいずれ
も無視できる程度であることがわかる。続いて円錐鏡１
８の形状寸法について示す。図５において点Ｐ、点Ｑ、
点Ｓは図４と同一の点であり、点Ｐの鏡像を点Ｐ´、点
Ｑの鏡像を点Ｑ´、点Ｐ´と点Ｑ´を通る直線が円錐鏡
１８と交わる点を点Ｒ、検出素子３の中心からその端ま
での値をｒｄ、コールドシールド４の開口寸法の半値を
ｒｃ、検出素子３の中心からコールドシールド４の壁面
までの距離をｒｏ、点Ｒと円錐の軸１９との距離をｒ、
円錐鏡１８の最大外径をｒｍ、検出素子３からコールド
シールド４の開口面までの距離をｈｃ、検出素子３とフ
ィルタ１４までの距離をｈｆ、点Ｐと点Ｑを通る直線と
取り付け基板１２を含む平面とのなす角をθ１、円錐鏡
１８の鏡面と取り付け基板１２を含む平面とのなす角を
θ２、点Ｒからフィルタ１４とコールドシールド４との
間隙を見込む角をαとする。検出素子３が不要赤外線を
発生するデュワ１の外筒内面を見ないためには、次の式
（６）、（７）、（８）の条件を満足すればよい。

【００１５】 　　　　ｒｍ≧ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（６）　　　　ｔａｎ−１（ｈｆ
／（ｈｆ／ｔａｎθ１−（ｒｄ＋ｒｏ）））　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　≧θ２≧π／２−θ１＋α／２　　　　（７）　　
　　ｈｍ＝ｒｍ×ｔａｎθ２　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（８）

【００１６】式（６）はフィルタ１４の反射に
より検出素子３が見込む範囲のうち、検出素子３、取り
付け基板１２、コールドシールド４以外の範囲を円錐鏡
１８が覆う条件である。式（７）は後述の式の説明にも
示すように、フィルタ１４と円錐鏡１８の反射により検
出素子３が見込む範囲がコールドシールド４の側面のみ
であるための条件である。式（８）は円錐鏡１８の形状
を円錐の高さおよび底面の半径で表すとした場合の円錐
鏡１８の底面の半径ｒｍおよび高さｈｍの関係を示して
いる。ここで式（７）で示されるθ２の取り得る範囲に
ついて説明する。まずθ２の取り得る最小角度について
述べる。 θ２が最小値を取り得るのは点Ｐから点Ｑを見たときに
フィルタ１４と円錐鏡１８の反射により点Ｓを見るよう
な円錐鏡１８の形状にした場合である。図６において点
Ｒを通る円錐鏡１８の垂線を直線ｌ、点Ｒを通りフィル
タ１４と平行な直線を直線ｍ、点Ｒと点Ｐ´を通る直線
を直線ｎとする。点Ｐ、Ｐ´、Ｑ、Ｒ、Ｓは図４と同一
の点である。またフィルタ１４上で検出素子３から直線
ｎ以遠の位置に点Ａ、フィルタ１４と直線１の交点に点
Ｔ、直線ｎとフィルタ１４の交点に点Ｕ、円錐鏡１８上
でコールドシールド４から点Ｒ以遠の位置に点Ｖ、直線
ｍ上でコールドシールド４から点Ｒ以遠の位置に点Ｗ、
直線ｌ上でコールドシールド４から点Ｒ以遠の位置に点
Ｘ、直線ｎ上でコールドシールド４から点Ｒ以遠の位置
に点Ｙを置く。なおここではフィルタ１４は検出素子の
取り付け基板１２と平行に取り付けられている場合につ
いて説明する。取り付け基板１２、フィルタ１４、直線
ｍはそれぞれ平行であり、フィルタ１４による反射では
入射角と出射角が等しいことから以下の関係が得られる
。

【００１７】 　　　　θ１＝∠ＰＵＴ＝∠ＡＵＲ＝∠ＷＲＹ　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（９）
　　　　θ２＝∠ＶＲＷ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　（１０）

【００１８】円錐鏡１８と直線
１は垂直に交わっているので

【００１９】 　　　　∠ＶＲＸ＝π／２　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（１１）

【００２０】また円錐鏡１８での
反射では入射角と反射角が等しくこれを合計したものが
αなので

【００２１】 　　　　∠ＴＲＵ＝∠ＸＲＹ＝α／２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（１２）よって式（９）式（１０）式（１１）式（１
２）より　　　　θ１＋θ２＝∠ＷＲＹ＋∠ＶＲＷ　　
　　　　　　　　　　　　＝∠ＶＲＸ＋∠ＸＲＹ　　　
　　　　　　　　　　　＝π／２＋α／２　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（１３）

【００２２】よって式（１３）からθ２
は下記の式の条件を満たす必要がある。

【００２３】 　　　　θ２≧π／２−θ１＋α／２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（１４）

【００２４】次に図７を用いθ２が取り得る
最大角度について考える。θ２が最大値を取り得るのは
、円錐鏡１８が検出素子３の視野を遮る寸前までθ２が
大きくなった時である。このときのθ１、θ２は下記の
式で表現できる。

【００２５】 　　　　（ｒｍ−ｒｏ）×ｔａｎθ２＝ｈｆ　　　　（
ｒｍ＋ｒｄ）×ｔａｎθ１＝ｈｆ　　θ２＝ｔａｎ−１
（ｈｆ／（ｈｆ／ｔａｎθ１−（ｒｄ＋ｒｏ）））　　
（１５）

【００２６】θ２は式（１５）の値より小さい
値をとる必要があるので下記の式（１６）を得る。

【００２７】 　　θ２≦ｔａｎ−１（ｈｆ／（ｈｆ／ｔａｎθ１−（
ｒｄ＋ｒｏ）））　　（１６）

【００２８】よって式（
１４）と式（１６）より式（７）が得られる。以上から
上記の式（６）、式（７）、式（８）で規定される形状
の円錐鏡１８を持つ赤外線検出器では、検出素子３がフ
ィルタ１４の反射によって見る部分からの不要赤外線の
放射は、いずれも無視できる程度となる。

【００２９】実施例３． 実施例２では単一の円錐鏡１８を用いているが、本実施
例では異なる寸法の複数の円錐鏡を組み合わせた鏡を用
いるものである。図８は本実施例を示す断面図であり、
２２は二つ円錐鏡を組み合わせた鏡である。本実施例に
おいても、各々の円錐鏡の設計を各々の円錐鏡の反射に
より検出素子２０の見込む範囲が、コールドシールド４
の側面のみであるように各々の形状を設計することで、
実施例２と同様の効果が期待できる。

【００３０】実施例４． 実施例２では円錐鏡１８を用いているが、本実施例では
角錐を用いるものである。本実施例においても、各々の
角錐鏡の設計を各々の角錐鏡の反射により検出素子３の
見込む範囲が、コールドシールド４の側面のみであるよ
うに各々の形状を設計することで、実施例２と同様の効
果が期待できる。

【００３１】なお、実施例２では円錐の軸１９が検出素
子３の中心を通るものとして説明したが、円錐の軸１９
は検出素子３付近で検出素子３の中心を通らないもので
あっても、実施例２と同様の効果が期待できる。

【００３２】実施例５． 図９は本発明の他の一実施例を示す断面図であって、図
９において図１１と同一符号は同一または相当部分を示
し、２３はコールドシールド４の近傍に設置された楕円
反射鏡、１１は楕円の短軸、１３ａ、１３ｂは楕円の焦
点、１４はデュワ窓２の内面に構成されたフィルタ、１
５はフィルタ１４の反射による検出素子３の鏡像、１６
はフィルタ１４の反射によるコールドシールド４の鏡像
、２４はフィルタ１４の反射による取り付け基板１２の
鏡像である。楕円反射鏡２３の鏡面は反射率の高い光学
材料、例えばアルミニウム、金、銀等から成り、形状は
１３ａ，１３ｂを焦点とする楕円を、その短軸１１の回
りに回転させた時に得られる回転楕円面の形状に形成さ
れている。実施例１における楕円反射鏡１０の楕円の焦
点は、コールドシールド４、コールドシールドの開口面
及び検出素子を取り付ける基板で囲まれる範囲に存在し
ていたが、本発明の楕円の焦点１３ａ，１３ｂはコール
ドシールド４の鏡像１６の内部で、かつ検出素子３の鏡
像１５がコールドシールド４の鏡像１６の開口を通して
見込む範囲の外部に存在している。続いて検出素子３に
入射する不要赤外線について述べる。不要赤外線が検出
素子３に入射しないということは、言い換えれば検出素
子３が不要赤外線を発生するデュワ１の外筒内面等を見
ないということである。検出素子３がコールドシールド
４の開口を通しフィルタ１４の反射によって見込む範囲
は、フィルタ１４による検出素子３の鏡像１５からフィ
ルタ１４によるコールドシールド４の鏡像１６の開口を
通して見込む範囲と一致する。本実施例では検出素子３
がフィルタ１４の反射で見込む範囲に検出素子３、取り
付け基板１２、コールドシールド４、楕円反射鏡２３が
存在する。ここで楕円反射鏡２３の反射によって検出器
３が見込む範囲を考える。一般に楕円反射鏡の２焦点を
結ぶ線分を通過する光線は、楕円反射鏡で反射して再び
上記線分を通過することが知られている。また上記線分
を通過せず楕円反射鏡に入射した光線の反射光は、上記
線分を通過することがない。本実施例では検出素子３の
鏡像１５が見込む範囲が楕円の焦点１３ａ、１３ｂを結
ぶ線分の中であるため、楕円反射鏡２３の反射で見込む
範囲は楕円の焦点１３ａ、１３ｂを結ぶ線分の中である
。よって検出素子３の見込む部分は検出素子３、取り付
け基板１２、コールドシールド４、楕円反射鏡２３とな
る。検出素子３の見込む範囲に存在するもののうち楕円
反射鏡２３以外は、従来例で既に述べたように冷媒によ
り冷却された部分であり、これらのものから放射される
不要赤外線は各々無視できるほど小さい。また楕円反射
鏡２３から検出素子３に入射する不要赤外線は、楕円反
射鏡２３自体からの放射分と楕円反射鏡２３の反射によ
り検出素子３が見込む検出素子３、取り付け基板１２と
コールドシールド４からの放射分である。検出素子３、
取り付け基板１２とコールドシールド４は冷媒により冷
却された部分であり、ここから放射される不要赤外線は
無視できるほど小さい。また、常温の楕円反射鏡２３自
体からの放射分も上記実施例１に示すようにほぼ無視で
きる程度であるといえる。以上のことから本実施例で述
べた赤外線検出器では、検出素子３がフィルタ１４の反
射によって見る部分からの不要赤外線の放射は、いずれ
も無視できる程度であることがわかる。続いて楕円反射
鏡２３の形状寸法について述べる。図１０において図９
と同一符号は同一または相当部分を示し、１７は楕円の
長軸である。検出素子３の寸法の半値をｒｄ、楕円の短
軸１１から楕円の焦点１３のうち一方の点までの距離を
ｒｓ、コールドシールド４の開口半径をｒｃ、楕円の短
軸１１からコールドシールド４の壁面までの距離をｒｏ
、楕円反射鏡２３の最大外径の半値をｒｍ、検出素子３
の端の点を点Ｐ、フィルタ１４の反射による点Ｐの鏡像
を点Ｐ´、コールドシールド４の鏡像１６の開口部で点
Ｐ´との距離が最大になる点を点Ｑ、点Ｐ´と点Ｑを含
む直線と楕円反射鏡２３との交点を点Ｒ、点Ｒと楕円の
短軸１１との距離をｒ、検出素子３からコールドシール
ド４の開口面までの距離をｈｃ、検出素子３からフィル
タ１４までの距離をｈｆ、検出素子３と楕円の長軸１７
との距離をｈｓとする。検出素子３が不要赤外線を発生
するデュワ１の外筒内面等を見ないためには、次の式（
１７）、（１８ａ）、（１８ｂ）の条件を満足する必要
がある。

【００３３】 　　　　ｒｍ≧ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（１７）　　　　２ｈｆ−ｈｃ≦
ｈｓ≦２ｈｆ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　（１８ａ）　　　　（ｒｃ
−ｒｄ）（２ｈｆ−ｈｓ）／ｈｓ＋ｒｄ≦ｒｓ≦ｒｏ　
　　　（１８ｂ）

【００３４】式（１７）はフィルタ１
４の反射により検出素子３が見込む範囲のうち、検出素
子３、取り付け基板１２、コールドシールド４以外の範
囲を楕円反射鏡２３が覆う条件である。式（１８ａ）、
（１８ｂ）は楕円の焦点１３ａ、１３ｂが存在すべき範
囲を示すものであり、この範囲がフィルタ１４の反射に
よるコールドシールド４の鏡像１６、コールドシールド
４の鏡像１６の開口面、上記検出素子の取り付け基板の
鏡像２４に囲まれる範囲の内部で、かつ検出素子３の鏡
像１５が、コールドシールド４の鏡像１６の開口を通し
て見込む範囲の外部であることを示している。この式（
１８ａ），（１８ｂ）の条件を満たせば、検出素子３の
鏡像１５が見込む範囲は、楕円の焦点１３ａ，１３ｂを
結ぶ線分の中に存在するため、上記不要赤外線について
の説明中にもあるように、フィルタ１４の反射と楕円反
射鏡２３の反射により検出素子３が見込む範囲は、楕円
の焦点１３ａ，１３ｂを結ぶ線分の中、つまり検出素子
３、取り付け基板１２、コールドシールド４となる。上
記の式（１７）式（１８ａ）、（１８ｂ）の条件を満た
す形状の楕円反射鏡２３を持つ赤外線検出器では、検出
素子３がフィルタ１４の反射によって見込む範囲からの
不要赤外線の放射がすべて無視できる程度であることが
わかる。

【００３５】実施例６． 実施例１〜５ではフィルタ１４はデュワ窓２の内面に蒸
着されているが、本実施例ではフィルタ１４をデュワ窓
２の外面に構成する、またはデュワ窓２とは別の位置に
所要波長域において吸収の小さい基板上に構成する。本
実施例においても、鏡の形状が上記実施例に示される条
件を満たせば、同様の効果が期待できる。

【００３６】上記のように構成された赤外線検出器にお
いては、コールドフィルタ５を省略したことにより不要
赤外線が増加することなく、またデュワ窓２及びフィル
タ１４を通過して検出素子３に入射する赤外線のうち、
フィルタ１４では所要波長域外の不要赤外線が遮断され
るので、雑音の増加が抑制されるとともにコールドフィ
ルタ５を省略したことによる冷却器の熱負荷の低減がで
きる。

【００３７】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、雑音低減を行うコールドフィルタを省略し
てもこれと同等の雑音低減を行うことができるため冷却
器の熱負荷を低減し、冷却に要する時間を大幅に短縮で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例１における楕円反射鏡の形状寸
法を示す断面図である。

【図３】本発明の実施例２を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例２における検出素子、コールド
シールド、円錐鏡およびフィルタと、円錐鏡の反射によ
る検出素子、コールドシールドの鏡像の位置関係を示す
図である。

【図５】本発明の実施例２における円錐鏡の形状寸法を
示す図である。

【図６】本発明の実施例２における円錐鏡が取りうる最
小傾斜角を説明する図である。

【図７】本発明の実施例２における円錐鏡が取りうる最
大傾斜角を説明する図である。

【図８】本発明の実施例３を示す断面図である。

【図９】本発明の実施例５を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施例５における楕円反射鏡の形状
寸法を示す断面図である。

【図１１】従来の赤外線検出器を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　デュワ ３　　検出素子 ４　　コールドシールド ６　　冷媒容器 ７　　被測定赤外線 ８、９　　不要赤外線 １０　　楕円反射鏡 １４　　フィルタ １８　　円錐鏡 ２２　　２つの円錐鏡を組み合わせた鏡２３　　楕円反
射鏡

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被測定赤外線を検出する赤外線検出素
   子を内部に設置する密閉状の容器、上記被測定赤外線の
   波長域を選択して透過させるフィルタ、上記密閉状の容
   器の内部周囲から放射される不要赤外線の上記赤外線検
   出素子への入射を遮蔽するコールドシールド、上記赤外
   線検出素子と上記コールドシールドを冷却する冷却手段
   、上記密閉状の容器の内部周囲から放射され上記フィル
   タにより反射した不要赤外線の上記赤外線素子への入射
   を防止する反射鏡を備えたことを特徴とする赤外線検出
   器。