JPH11304593A - 赤外線検出装置 - Google Patents

赤外線検出装置

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JPH11304593A
JPH11304593A JP10107811A JP10781198A JPH11304593A JP H11304593 A JPH11304593 A JP H11304593A JP 10107811 A JP10107811 A JP 10107811A JP 10781198 A JP10781198 A JP 10781198A JP H11304593 A JPH11304593 A JP H11304593A
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JP
Japan
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infrared
optical system
detector
window
infrared detector
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Application number
JP10107811A
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English (en)
Inventor
Takanori Suetani
貴憲 末谷
Akira Furuya
章 古谷
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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。筺体4
は赤外線光学系2と外界との気密解除と赤外線検知器3
と外界との遮断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。エアフィ
ルタ5は外界からの冷気体の取り込みに伴う異物の進入
を防止する。吸湿器6は外界からの冷気体の取り込みに
伴う水蒸気を吸着させる。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9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、
14は筺体である。
【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。上記筺体14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、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筺体
と、上記筺体の気密解除がなされている箇所にエアフィ
ルタと吸湿器とを有し、結露及び異物により光線遮断す
ることなく外界からの冷気体の取り込みによる光学系冷
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、赤外線窓から赤外線光学系への光路と外界とを遮断
し外界から取り込む冷気体と赤外線光学系2との間で熱
交換を行わせる筺体を有し、結露及び異物により光線遮
断することなく外界からの冷気体の取り込みによる光学
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。
【0008】また、第3の発明による赤外線検出装置
は、外界と遮断された装置内で光路遮断することなく赤
外線光学系を覆う断熱材と冷却手段を有し他から断熱し
つつ光学系冷却を行い、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。
【0009】また、第4の発明による赤外線検出装置
は、上記第3の発明における冷却手段として冷媒、クロ
ーズドサイクルの機械式冷凍機、オープンサイクルのジ
ュールトムソン冷凍機又は熱電冷凍機を用いたものであ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
一実施例を示す図でだり、図中1、2、3は従来技術と
同一のものである。4は筺体である。5はエアフィルタ
である。6は吸湿器である。
【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。前記ようのに構成さ
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。筺体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。エアフィルタ5
は外界からの冷気体の取り込みに伴う異物の進入を防止
する。吸湿器6は外界からの冷気体の取り込みに伴う水
蒸気を吸着させる。本構成により光学系を冷却し、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はこの発明の一実施例
を示す図であり、図中1、2、3は従来技術と同一のも
のである。7は筺体である。
【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。筺体7は、
赤外線窓1から赤外線光学系2への光路と外界とを遮断
密閉及び赤外線検知器3と外界とを遮断密閉し、また外
界から取り込む冷気体と赤外線光学系2との間で熱交換
を行うために赤外線窓1及び赤外線光学系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窓1と赤外
線光学系2と赤外線検知器3とを支持する。本構成によ
り光学系を冷却し、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はこの発明の一実施例
を示す図であり、図中1、2、3は従来技術と同一のも
のである。8は筺体である。9は液体窒素等に代表され
る冷媒である。10は断熱材である。
【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。筺体8は、
装置内と外界とを密閉遮断する隔壁を配する構造により
装置内の気密を実現し、また赤外線窓1と赤外線光学系
2と赤外線検知器3とを支持する。冷媒9は液体窒素に
代表される赤外線光学系2の温度以下の寒剤であり、赤
外線光学系2を冷却して熱交換を行う。断熱材10は赤
外線光学系2と雰囲気とを断熱し冷媒9以外との熱交換
を抑制する。本構成により光学系を冷却し、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はこの発明の一実施例
を示す図であり、図中1、2、3は従来技術と同一のも
のである。8は筺体である。10は断熱材である。11
はクローズドサイクルの機械式冷凍機である。
【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。筺体8は装
置内と外界とを密閉遮断するとともに、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1
0は赤外線光学系2と雰囲気とを断熱し冷媒9以外との
熱交換を抑制する。機械式冷凍機11はスターリングサ
イクル冷凍機に代表される、膨脹機、圧縮機、及び熱交
換器を基本構成要素とする冷凍機であり、赤外線光学系
2を冷却して熱交換を行う。本構成により光学系を冷却
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】実施の形態5.図7はこの発明の一実施例
を示す図であり、図中1、2、3は従来技術と同一のも
のである。8は筺体である。10は断熱材である。12
はオープンサイクルのジュールトムソン冷凍機である。
【0019】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。筺体8は装
置内と外界とを密閉遮断するとともに、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1
0は赤外線光学系2と雰囲気とを断熱し冷媒9以外との
熱交換を抑制する。ジュールトムソン冷凍機12はジュ
ールトムソン効果を利用した冷凍機であり、赤外線光学
系2を冷却して熱交換を行う。本構成により光学系を冷
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。
【0020】実施の形態6.図8はこの発明の一実施例
を示す図であり、図中1、2、3は従来技術と同一のも
のである。8は筺体である。10は断熱材である。13
はペルチェ素子に代表される熱電冷凍機である。
【0021】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。筺体8は装
置内と外界とを密閉遮断するとともに、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1
0は赤外線光学系2と雰囲気とを断熱し冷媒9以外との
熱交換を抑制する。熱電冷凍機13はペルチェ効果を利
用した冷凍機であり、赤外線光学系2を冷却して熱交換
を行う。本構成により光学系を冷却し、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。
【0022】
【発明の効果】第1の発明によれば、結露及び異物によ
り光線遮断することなく外界からの冷気体の取り込みに
よる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。
【0023】また、第2の発明によれば、第1の発明と
同様に、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。
【0024】また、第3、第4の発明によれば、第1の
発明と同様に、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】 この発明による赤外線検出装置の実施の形態
5を示す構成図である。
【図8】 この発明による赤外線検出装置の実施の形態
5を示す構成図である。
【図9】 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 筺体、5 エアフィルタ、6 吸湿器、7 筺体、
8 筺体、9 冷媒、10 断熱材、11 機械式冷凍
機、12 ジュールトムソン冷凍機、13 熱電冷凍
機、14 筺体。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 飛行体に搭載され、赤外線を透過させる
    赤外線窓、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、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
    器とを具備した赤外線検出装置において、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筺体と、上記筺体の気密解除がなさ
    れている箇所に設置されるエアフィルタと吸湿器とを有
    し、外気を取り込むことにより赤外線光学系を冷却する
    手段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、赤外線を透過させる
    赤外線窓、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、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
    器とを具備した赤外線検出装置において、上記赤外線窓
    から上記赤外線光学系への光路と外界との密閉遮断及び
    上記赤外線検知器と外界とを遮断密閉するとともに外界
    から取り込む冷気体と上記赤外線光学系との間で熱交換
    が行えるように上記赤外線窓と上記赤外線光学系及び上
    記赤外線検知器と接するようにこれらを支持する構造の
    筺体とを有し、外気により上記赤外線光学系を冷却する
    手段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】 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を具備した
    赤外線検出装置において、上記赤外線光学系を冷却する
    冷却手段と、冷却される上記赤外線光学系を雰囲気から
    断熱する断熱材と、外界との遮断密閉を実現し且つ上記
    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
    支持する構造の筺体と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】 冷却手段が冷媒、機械式冷凍機、ジュー
    ルトムソン冷凍機又は熱電冷凍機であることを特徴とす
    る請求項3記載の赤外線検出装置。
JP10107811A 1998-04-17 1998-04-17 赤外線検出装置 Pending JPH11304593A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115388688A (zh) * 2022-07-07 2022-11-25 中国科学院上海技术物理研究所 一种内部流道的集成化低温光学元件及其节流制冷设备

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115388688A (zh) * 2022-07-07 2022-11-25 中国科学院上海技术物理研究所 一种内部流道的集成化低温光学元件及其节流制冷设备

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