JPH071198B2 - 赤外線検出器 - Google Patents
赤外線検出器Info
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- JPH071198B2 JPH071198B2 JP62041656A JP4165687A JPH071198B2 JP H071198 B2 JPH071198 B2 JP H071198B2 JP 62041656 A JP62041656 A JP 62041656A JP 4165687 A JP4165687 A JP 4165687A JP H071198 B2 JPH071198 B2 JP H071198B2
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- Japan
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- infrared
- dewar
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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
- G01J5/061—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity by controlling the temperature of the apparatus or parts thereof, e.g. using cooling means or thermostats
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば赤外線撮像装置などに用いられる赤外
線検出器に関するものである。
線検出器に関するものである。
第３図は例えばミシガンのエンバイロメンタル・リサー
チ・インスチチュート（Jhe Environmental Research I
nstitute of Michigan）から1978年発行のオルフ・ジシ
イス著（W.L.WOLFE,G.J.ZISSIS）「赤外線ハンドブッ
ク」（Jhe Infrared Handbook）のP15−18に示された従
来の赤外線検出器の断面図である。図において（１）は
二重壁でできた容器で、以下これをデュワー（Dewar）
という。（２）はデュワー窓、（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）は冷媒が満たされる容器、（６）は
前記検出素子（３）の取り付け基板、（７）は被測定赤
外線である。なお、容器（５）はこれに注入された冷媒
で冷却されており、これにより検出素子（３）の検出感
度を増大している。また、コールドシールド（４）は取
り付け基板（６）に固着され、そして検出素子（３）と
同様に冷却される。なお、デュワー（１）の壁とデュワ
ー窓（２）との間は検出素子（３）、コールドシールド
（４）の冷却を効率よく行うために排気され、真空に面
した壁面は熱線を反射するように構成されている。
チ・インスチチュート（Jhe Environmental Research I
nstitute of Michigan）から1978年発行のオルフ・ジシ
イス著（W.L.WOLFE,G.J.ZISSIS）「赤外線ハンドブッ
ク」（Jhe Infrared Handbook）のP15−18に示された従
来の赤外線検出器の断面図である。図において（１）は
二重壁でできた容器で、以下これをデュワー（Dewar）
という。（２）はデュワー窓、（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）は冷媒が満たされる容器、（６）は
前記検出素子（３）の取り付け基板、（７）は被測定赤
外線である。なお、容器（５）はこれに注入された冷媒
で冷却されており、これにより検出素子（３）の検出感
度を増大している。また、コールドシールド（４）は取
り付け基板（６）に固着され、そして検出素子（３）と
同様に冷却される。なお、デュワー（１）の壁とデュワ
ー窓（２）との間は検出素子（３）、コールドシールド
（４）の冷却を効率よく行うために排気され、真空に面
した壁面は熱線を反射するように構成されている。
従来の赤外線検出器は上記のように構成され、そして被
測定赤外線（７）はデュワー窓（２）、コールドシール
ド（４）の開口部を通して検出素子（３）に入射され
て、検出される。ここで、コールドシールド（４）は常
温の周囲背景から放射される不要赤外線（被測定赤外線
（７）以外の赤外線）が検出素子（３）に入射するのを
防ぎ、これによって検出素子（３）の雑音を低減するも
のである。したがって、コールドシールド（４）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、コールドシールド（４）の表面から放射される不要
赤外線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。
測定赤外線（７）はデュワー窓（２）、コールドシール
ド（４）の開口部を通して検出素子（３）に入射され
て、検出される。ここで、コールドシールド（４）は常
温の周囲背景から放射される不要赤外線（被測定赤外線
（７）以外の赤外線）が検出素子（３）に入射するのを
防ぎ、これによって検出素子（３）の雑音を低減するも
のである。したがって、コールドシールド（４）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、コールドシールド（４）の表面から放射される不要
赤外線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。
上記のような従来の赤外線検出器では、雑音の低減を図
るために検出素子のみならず、コールドシールドも冷却
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、検出素子、コールドシールドを所定の温度
まで冷却する時間が長くなるという問題点があった。特
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ということは致命的な問題点であっ
た。
るために検出素子のみならず、コールドシールドも冷却
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、検出素子、コールドシールドを所定の温度
まで冷却する時間が長くなるという問題点があった。特
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ということは致命的な問題点であっ
た。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、雑音低減作用を従来と同様に保ったまま、冷
媒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することができる赤外線
検出器を得ることを目的とする。
たもので、雑音低減作用を従来と同様に保ったまま、冷
媒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することができる赤外線
検出器を得ることを目的とする。
この発明の赤外線検出器ではコールドシールドを省略し
て冷媒に対する熱負荷を大幅に減少し、かつ、被測定赤
外線が通過するデュワー窓の開口部を除きデュワー窓の
形状を楕円をその短軸を軸として回転して得られる回転
楕円面の形状としてこの部分を赤外線反射部材で構成
し、したがってデュワーの外部からの赤外線はデュワー
窓の開口部からのものを除き上記赤外線反射部材で反射
されて赤外線検出素子には入射されず、また、デュワー
の内部表面から放射される赤外線のうち前記楕円の焦点
より外側の部分から放射される赤外線は赤外線反射部材
の回転楕円状表面によって前記焦点より外側の部分へ反
射され赤外線検出素子には入射されないようにした。
て冷媒に対する熱負荷を大幅に減少し、かつ、被測定赤
外線が通過するデュワー窓の開口部を除きデュワー窓の
形状を楕円をその短軸を軸として回転して得られる回転
楕円面の形状としてこの部分を赤外線反射部材で構成
し、したがってデュワーの外部からの赤外線はデュワー
窓の開口部からのものを除き上記赤外線反射部材で反射
されて赤外線検出素子には入射されず、また、デュワー
の内部表面から放射される赤外線のうち前記楕円の焦点
より外側の部分から放射される赤外線は赤外線反射部材
の回転楕円状表面によって前記焦点より外側の部分へ反
射され赤外線検出素子には入射されないようにした。
この発明にかかる赤外線検出器の構造では、赤外線反射
部材によって反射され検出素子に入射する赤外線は、検
出素子及びその近傍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、コールドシールドを用いたのと同等の雑音
低減作用をもつ。また、コールドシールドが不要となる
ので冷却に要する時間が大幅に短縮される。
部材によって反射され検出素子に入射する赤外線は、検
出素子及びその近傍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、コールドシールドを用いたのと同等の雑音
低減作用をもつ。また、コールドシールドが不要となる
ので冷却に要する時間が大幅に短縮される。
以下この発明の実施例を図面について説明する。第１図
はこの発明の一実施例を示す断面図であって、第１図に
おいて第３図と同一符号は同一又は相等部分を示し、
（８）は赤外線反射部材、（９），（10）は不要な赤外
線、（11a），（11b）は楕円の焦点、（12）は楕円の短
軸を示す。
はこの発明の一実施例を示す断面図であって、第１図に
おいて第３図と同一符号は同一又は相等部分を示し、
（８）は赤外線反射部材、（９），（10）は不要な赤外
線、（11a），（11b）は楕円の焦点、（12）は楕円の短
軸を示す。
赤外線反射部材（８）は（11a），（11b）に焦点を持つ
楕円をその短軸（12）のまわ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。この楕円を回転
したとき焦点（11a），（11b）の軌跡は円となり、この
円を仮に焦円と言うことにすると検出素子（３）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。また、赤外線反射部材（８）はデュワー（１）の常
温部分に置かれている。
楕円をその短軸（12）のまわ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。この楕円を回転
したとき焦点（11a），（11b）の軌跡は円となり、この
円を仮に焦円と言うことにすると検出素子（３）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。また、赤外線反射部材（８）はデュワー（１）の常
温部分に置かれている。
上記のように構成された赤外線検出器においては、デュ
ワー（１）の周囲背景から放射される不要赤外線（９）
は赤外線反射部材（８）でしゃ断されて雑音の原因とは
ならない。
ワー（１）の周囲背景から放射される不要赤外線（９）
は赤外線反射部材（８）でしゃ断されて雑音の原因とは
ならない。
次にデュワー（１）内から放射した不要赤外線（10）の
影響について説明する。赤外線反射部材（８）の反射面
の形状は回転楕円面の形状になっているので、焦円内の
部分から放射され赤外線反射部材（８）の表面で反射さ
れる赤外線は焦円内に入射され、焦円外の部分から放射
され赤外線反射部材（８）の表面で反射される赤外線は
焦円外に入射される。ところで、焦円内の部分は検出素
子（３）と同時に冷媒容器（５）の冷媒で冷却されるの
で、焦円内の部分、すなわち検出素子（３）自体及び取
り付け基板（６）からの赤外線放射量は充分に小さく、
雑音の増加が抑制できる。
影響について説明する。赤外線反射部材（８）の反射面
の形状は回転楕円面の形状になっているので、焦円内の
部分から放射され赤外線反射部材（８）の表面で反射さ
れる赤外線は焦円内に入射され、焦円外の部分から放射
され赤外線反射部材（８）の表面で反射される赤外線は
焦円外に入射される。ところで、焦円内の部分は検出素
子（３）と同時に冷媒容器（５）の冷媒で冷却されるの
で、焦円内の部分、すなわち検出素子（３）自体及び取
り付け基板（６）からの赤外線放射量は充分に小さく、
雑音の増加が抑制できる。
また、赤外線反射部材（８）の放射率は小さいので、赤
外線放射部材（８）自身からの不要赤外線放射量は小さ
く、この影響による雑音の増加は無視できる。なお、検
出素子（３）の近傍の取り付け基板（６）上に電極等の
高反射率部分が設けられた場合、デュワー（１）内外の
常温部分から放射された不要赤外線のデュワー（１）内
における多重反射により、前記高反射部分の電極等に入
射し、これが反射された後、赤外線反射部材（８）で再
反射されて、検出素子（３）に入射する可能性がある。
これに対しては、前記高反射率部分の電極等をたとえば
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
去することができる。
外線放射部材（８）自身からの不要赤外線放射量は小さ
く、この影響による雑音の増加は無視できる。なお、検
出素子（３）の近傍の取り付け基板（６）上に電極等の
高反射率部分が設けられた場合、デュワー（１）内外の
常温部分から放射された不要赤外線のデュワー（１）内
における多重反射により、前記高反射部分の電極等に入
射し、これが反射された後、赤外線反射部材（８）で再
反射されて、検出素子（３）に入射する可能性がある。
これに対しては、前記高反射率部分の電極等をたとえば
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
去することができる。
第２図はこの発明の他の実施例を示す断面図であって、
第１図と同一符号は同一部分を示し、第２図に示す実施
例ではデュワー窓（２）自体をその開口部をも含め回転
楕円面の形状に構成し、デュワー窓（２）の内面は被測
定赤外線（７）を導入する開口部を残して赤外線反射部
材（８）で被覆する。検出素子（３）は焦円内に位置す
るように取付けられている。第２図に示す構造の赤外線
反射部材（８）における不要赤外線の反射は第１図に示
す赤外線反射部材（８）におけるものと同様に行われ、
第２図に示す実施例は第１図に示す実施例と同様の動作
をする。
第１図と同一符号は同一部分を示し、第２図に示す実施
例ではデュワー窓（２）自体をその開口部をも含め回転
楕円面の形状に構成し、デュワー窓（２）の内面は被測
定赤外線（７）を導入する開口部を残して赤外線反射部
材（８）で被覆する。検出素子（３）は焦円内に位置す
るように取付けられている。第２図に示す構造の赤外線
反射部材（８）における不要赤外線の反射は第１図に示
す赤外線反射部材（８）におけるものと同様に行われ、
第２図に示す実施例は第１図に示す実施例と同様の動作
をする。
なお、第２図に示す実施例ではデュワー窓（２）の内面
を赤外線反射部材（８）で被覆したが、デュワー窓
（２）の外面を赤外線反射部材（８）で被覆しても同様
の動作をする。ただしこの場合、赤外線反射部材（８）
で被覆された部分のデュワー窓（２）自身が放射する不
要赤外線が雑音源に加わるのでその分だけ雑音は増加す
る。しかしデュワー窓（２）の放射率は小さいので、雑
音増加量は小さく実用上問題はない。
を赤外線反射部材（８）で被覆したが、デュワー窓
（２）の外面を赤外線反射部材（８）で被覆しても同様
の動作をする。ただしこの場合、赤外線反射部材（８）
で被覆された部分のデュワー窓（２）自身が放射する不
要赤外線が雑音源に加わるのでその分だけ雑音は増加す
る。しかしデュワー窓（２）の放射率は小さいので、雑
音増加量は小さく実用上問題はない。
なお、第１図及び第２図に示す実施例では検出素子
（３）が１個の場合を示したが、この発明はこれに限ら
ず、複数の検出素子を基板（６）に取り付けた場合にも
同様の効果をもつことは明らかである。
（３）が１個の場合を示したが、この発明はこれに限ら
ず、複数の検出素子を基板（６）に取り付けた場合にも
同様の効果をもつことは明らかである。
この発明は以上説明したとおり、回転楕円面状の赤外線
反射部材を取り付けるという簡単な構造により、コール
ドシールドと同等の雑音低減を行うので、コールドシー
ルドが不要となり、そのため冷却に要する時間が大幅に
短縮されるという効果がある。
反射部材を取り付けるという簡単な構造により、コール
ドシールドと同等の雑音低減を行うので、コールドシー
ルドが不要となり、そのため冷却に要する時間が大幅に
短縮されるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図はこ
の発明の他の実施例を示す断面図、第３図は従来の赤外
線検知器を示す断面図である。 （１）はデュワー、（２）はデュワー窓、（３）は量子
形赤外線検出素子、（５）は冷媒容器（冷却手段）、
（６）は取り付け基板、（７）は被測定赤外線、（８）
は赤外線反射部材、（９），（10）は不要赤外線、（11
a），（11b）は楕円の焦点、（12）は楕円の短軸。 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
の発明の他の実施例を示す断面図、第３図は従来の赤外
線検知器を示す断面図である。 （１）はデュワー、（２）はデュワー窓、（３）は量子
形赤外線検出素子、（５）は冷媒容器（冷却手段）、
（６）は取り付け基板、（７）は被測定赤外線、（８）
は赤外線反射部材、（９），（10）は不要赤外線、（11
a），（11b）は楕円の焦点、（12）は楕円の短軸。 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4420688（ＵＳ，Ａ) 米国特許4421985（ＵＳ，Ａ) 米国特許2115143（ＵＳ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】内部が真空状態にされたデュワーと、この
デュワーの一部として設けられ被測定赤外線を通過させ
る開口部を有するデュワー窓と、上記デュワー内の上記
デュワー窓開口部から入射する被測定赤外線を検出する
位置に設けられた赤外線検出素子と、この赤外線検出素
子を冷却する冷却手段とを有する赤外線検出器におい
て、 上記デュワー窓を、楕円をその短軸のまわりに回転させ
て得られる回転楕円面状に形成し、上記デュワー窓の開
口部を除きこの回転楕円面にデュワー外部から入射する
赤外線もデュワー内部から入射する赤外線も上記回転楕
円面により反射されるようにした赤外線反射部材を構成
し、 上記楕円の二つの焦点が上記楕円の短軸のまわりに回転
した軌跡により表わされる焦円の範囲内に上記赤外線検
出素子を位置させることを特徴とする赤外線検出器。 - 【請求項２】赤外線検出素子の位置する焦円の範囲内に
おける高反射率部分を、絶縁性赤外線吸収層で被覆した
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の赤外
線検出器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041656A JPH071198B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 赤外線検出器 |
| CA000559704A CA1308283C (en) | 1987-02-25 | 1988-02-24 | Infrared detector |
| US07/160,430 US4937450A (en) | 1987-02-25 | 1988-02-25 | Infrared detector comprising an evacuated and cooled Dewar having an elliptical spheroid end window |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041656A JPH071198B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 赤外線検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63208726A JPS63208726A (ja) | 1988-08-30 |
| JPH071198B2 true JPH071198B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=12614410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62041656A Expired - Fee Related JPH071198B2 (ja) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | 赤外線検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071198B2 (ja) |
-
1987
- 1987-02-25 JP JP62041656A patent/JPH071198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63208726A (ja) | 1988-08-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |