JPH0549171B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば対象物の赤外画像を取得する
赤外線光学装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図はUS.Patent4431917に示された赤外線
光学装置を示す断面図であり、図において、１は
第１の反射鏡、２はこの第１の反射鏡１と同軸の
第２の反射鏡、３はこれらの反射鏡１，２を備え
た集光光学系、４はこの集光光学系３を保護する
ためのドーム、５は被測定赤外線、６は上記集光
光学系３の像面（以下これを第１の像面という）、
７は１個のレンズで代表させたリレーレンズ、８
はこのリレーレンズの像面（以下これを第２の像
面という）、９は二重壁でできた容器（以下これ
をデユワーという）、１０はその正面のデユワー
窓、１１は上記デユワー内のコールドシールド、
１２は冷媒が満たされている容器、１３は２次元
に配列された赤外線検出素子、１６はこの赤外線
検出素子１３の取付基板部、１５および１７は不
要赤外線である。

なお上記容器１２はこれに注入された冷媒で冷
却されており、これにより赤外線検出素子１３の
最小受信電力を低減させている。またコールドシ
ールド１１は取付基板部１６に固着され、そして
上記赤外線検出素子１３と同様に冷却されてい
る。なお上記デユワー９内は赤外線検出素子１３
およびコールドシールド１１の冷却を効率よく行
うために排気され内壁面は熱線を反射するように
なつている。

上記構成において被測定赤外線５はデユワー窓
１０、コールドシールド１１の開口部を通つて赤
外線検出素子１３に入射されて検出される。

この際上記のコールドシールド１１は常温の周
囲から放射される不要赤外線１５〔被測定赤外線
５以外の赤外線〕が赤外線素子１３に入射するの
を防ぎ、これによつて赤外線検出素子１３の雑音
を低減させる役目をするものである。またこのコ
ールドシールド１１は表面の放射率を高くすると
ともに低温に冷却されているので、その表面から
放射される不要赤外線の量は、被測定赤外線５お
よび不要赤外線１５に比して無視できるほどに低
減されている。

従来の赤外線光学装置は以上のように構成さ
れ、被測定赤外線５は集光光学系３によつて第１
の像面６に集光された後、リレーレンズ７により
デユワー窓１０およびコールドシールド１１の開
口部を通つて第２の像面８に集光され、この第２
の像面位置に設置した赤外線検出素子１３で検出
される。

この際上記集光光学系３の開口絞りは第１の反
射鏡１により決められており、かつその開口絞り
のリレーレンズ７による像がコールドシールド１
１の開口部に一致させられている。したがつてコ
ールドシールド１１の開口部が集光光学系３の開
口絞りと同等の作用をもつことになる。

この結果被測定赤外線５は全てコールドシール
ド１１の開口部を通して赤外線検出素子１３に入
射するが、第１の反射鏡１の外側から放射される
不要赤外線１７は全てコールドシールド１１によ
つて遮断され、したがつて不要赤外線の入射によ
る検出雑音の増加が抑制されることになる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の赤外線光学装置では以上のように、コー
ルドシールドの開口部に集光光学系の開口絞りの
作用をもたせることにより、被測定赤外線の入射
光束の外側部分から到来する不要赤外線を遮断し
検出雑音の増加を抑えているが、入射光束の内側
部分から到来する不要赤外線を防ぐことができ
ず、この不要赤外線による検出雑音の増加を抑制
できないという問題点があつた。

すなわち第２の反射鏡２の中央部には第１の反
射鏡１に入射する被測定赤外線が第２の反射鏡２
により遮られることによつて生じる遮光領域があ
り、この遮光領域で反射あるいは放射された赤外
線は不要赤外線であり、そしてこの不要赤外線は
被測定赤外線の入射光束の内側を通つて赤外線検
出素子１３に入射し雑音を発生させていた。

この発明の上記の問題点を解消するためになさ
れたもので低雑音の赤外線光学装置を得ることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかわる赤外線光学装置では、第２
の反射鏡１８の遮光領域を凹面鏡１９とし、赤外
線検出素子１３およびその取付基板部１６から放
射され上記凹面鏡１９に到達した赤外線を反射さ
せ赤外線検出素子に入射させている。

［作用］ この発明にかかわる赤外線光学装置では、第２
の反射鏡の遮光領域に設けられた凹面鏡によつて
反射され、赤外線検出素子に入射する赤外線は、
低温に冷却された赤外線検出素子およびその取付
基板部から放射される微小量の赤外線だけであ
り、他の部分から放射される不要赤外線は赤外線
検出素子に入射しないので雑音が低減される。

［実施例］ 以下この発明の一実施例を図について説明す
る。すなわち第１図において第２図のものと同一
個所は同一符号を付してその重複説明は省略する
ことにするが、図において１８はこの発明のもの
における第２の反射鏡、１９は第１の反射鏡１に
入射した被測定赤外線５が上記第２の反射鏡１８
によつて遮られることによつて生じる遮光領域に
設けられた中央部の凹面鏡、２０はリレーレンズ
７による赤外線検出素子１３の像、２１はレリー
レンズ７による取付基板部１６の像、２２ａ，２
２ｂは楕円の焦点、２３は楕円の短軸を示す。

ところで上記第２の反射鏡１８における凹面鏡
１９は焦点２２ａ，２２ｂを持つ楕円をその短軸
２３のまわりに回転させた時に得られる回転楕円
面状に形成されている。この楕円を回転したとき
焦点２２ａ，２２ｂの軌跡は円となり、この円を
かりに焦円と言うことにすると赤外線検出素子１
３の像２０は焦円の内部（第１図に示す例では焦
円の中心位置）に置かれる。そして凹面鏡１９の
反射面の形状は回転楕円面状になつているので、
焦円内の部分から放射され凹面境１９の表面で反
射される赤外線は焦円内に入射し、また焦円外の
部分から放射され凹面鏡１９の表面で反射される
赤外線は焦円外に入射する。

ところで焦円内の部分には赤外線検出素子１３
の像２０および取付基板部１６の像２１が重なつ
ているので、焦円内から出て凹面鏡１９に到達す
る赤外線は赤外線検出素子１３および取付基板部
１６から放射されリレーレンズ７を通過した赤外
線である。この赤外線は凹面鏡１９で反射され再
び焦円内、リレーレンズ７を通過し赤外線検出素
子１３に入射する。

この際赤外線検出素子１３および取付基板部１
６は上記のように冷媒容器１２の冷媒で冷却され
ているので、その赤外線放射量はきわめて小さく
雑音の増加が抑制されている。

また上記した凹面鏡１９、リレーレンズ７およ
びデユワー窓１０の各々の放射率は小さいので、
これらから不要赤外線放射量は小さく、したがつ
てこの影響による雑音の増加は無視できる。

なお赤外線検出素子１３の取付基板部１６上に
例えば電極等の高反射率部分が設けられた場合、
赤外線光学装置内部の常温部分から放射された不
要赤外線が上記の高反射率部分に入射し、これが
反射された後凹面鏡１９で反射されて赤外線検出
素子１３に入射する可能性がある。したがつてこ
れに対しては上記高反射率部分の電極等は例えば
ペンキ等の絶縁性赤外線吸収層で被覆してその影
響を除去するようにする。

なお上記実施例では凹面鏡１９を回転楕円面状
にしているが、赤外線検出素子１３の像２０の近
傍に曲率中心をもつ球面としてもよい。また以上
の説明では赤外線検出素子が複数個の場合を示し
たが、これに限らず１個の検出素子を取付基板部
に取付けてもよい。

その他以上の説明では集光光学系３により作ら
れた測定対象物の像をリレーレンズ７で赤外線検
出素子１３上に再び結像させる場合について説明
したが、この発明はこれに限らず集光光学系３の
像面６の位置に直接赤外線検出素子１３を設置し
ても同様の効果が得られる。

［発明の効果］ この発明は以上のように、第２の反射鏡の遮光
領域を凹面鏡にするという簡単な工作により、被
測定赤外線の入射光束の内側部分から赤外線検出
素子に入射する不要赤外線量を低減し、赤外線検
出素子の雑音を低減することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の赤外線光学装置の一実施例
を示す側断面図、第２図は従来の赤外線光学装置
を示す側断面図である。 なお図中１は第１の反射鏡、３は集光光学系、
５は被測定赤外線、１３は赤外線検出素子、１６
は取付基板部、１８は第２の反射鏡、１９は凹面
鏡である。その他図中同一符号は同一部分を示す
ものとする。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の反射鏡とこの第１の反射鏡と同軸に設
   置されてこれより反射された被測定赤外線を反射
   する第２の反射鏡とを有する集光光学系およびこ
   の集光光学系により集光された上記被測定赤外線
   を検出する冷却された赤外線検出素子を備えたも
   のにおいて、上記第１の反射鏡に入射する上記被
   測定赤外線が上記第２の反射鏡により遮られるこ
   とによつてこの第２の反射鏡の中央部に生じる遮
   光領域を凹面鏡とし、上記赤外線検出素子および
   その取付基板部から放射され上記凹面鏡に到達す
   る赤外線をこの凹面鏡によつて反射させ上記赤外
   線検出素子に入射させるようにしたことを特徴と
   する赤外線光学装置。