JPS5999318A - 赤外線検出システム - 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】 本発明は赤外線検出システムに関スる。

ウジングに配置し、前記隙間ｌこより放射線受容角度を
制限するとともに検出器ユニットを「背景制限」する如
く成している他、個々の検出器素子の感度を増加させた
り復数の検出器素子の配列乃至単一の検出器素子により
形成する広域検出面を使用したりしているが、これら従
来技術では放射線を検出器ユニットに送るための高性能
の光学システムを必要としたのである０ 本発明はこの問題点を解決すべ（した赤外線検出システ
ムの改良形態に関するものであり、本発明の赤外線検出
システムは、観測親骨からの放射線を受け、この放射線
を像面に送るための光学画像系と、低温遮蔽ハウジング
内に配設するひとつもしくはそれ以上の検出器素子によ
り形成する検出面を持った検出器ユニットであって前記
ハウジングに冷却された隙間を設けこの冷却された隙間
により前記検出ユニットの放射線受容角度を制限するこ
とによって前記検出ユニットを［背景制限」する如く成
したものと、前記像面と前記検出器ユニットとを中介す
る伝達レンズ系であって前記像面と検出器ユニットとの
間に赤外線を伝達し且つ伝達された赤外線を前記検出器
ユニットの検出面に焦点形成させる如く成したものとよ
り成り、前記伝達レンズ系には４つのレンズ要素を設は
晶は前記像面の湾曲率に対応して選定し、前記検出面に
焦点集中する放射線のイ９面湾曲率を前記検出面の物理
的湾曲率に一致させ、そしてまた、前記像面に近いふた
つのレンズ要素の間の大気空間と前記検出面に近いふた
つのレンズ要素の間の大気空間とにおける軸方向長ざを
前記伝達レンズ系におけるこれら以外の大気空間の軸方
向長さより長くするとともに、前記した各軸方向長さを
前記伝達レンズ系により形成された瞳孔が前記冷却隙間
に一致して・配置されるよう選定し、また、が得られる
よう選定する如く成したものである。

尚、前記伝達レンズ系の各レンズ要素の中心厚を小さく
して放射線伝達を鏝大とし、−万、使用されるレンズ要
素材料を最小限とすることが好ましいし、また、前記伝
達レンズ系におＧ−Ｊる中央の２つのレンズ要素の間の
軸方向大気空間を実質的に零とすることによりこの伝達
レンズ系を比較的小型化することが好ましい０ 更にまた、前記レンズ要素の屈折面はそれぞれ（本技術
分野にあける意味合いでの）球状とすることにより、こ
れらレンズ要素の製造は光学的にも機械加工上も簡単と
なし得る。

また、像面湾曲率の変更は、各々のレンズ要素の厚さ及
び／もしくはレンズ要素の製造材料の厚さを選択するこ
とにより可能である。尚、この場合ひとつ以上の材料を
伝達レンズ系に使用する場合は導入される色収差を補但
する必要が無いではない。

以下本発明、の実施例を図面に基づいて詳記する。図面
に示した赤外線検出システムは、画像系（２５〕を有し
前記画伝系は物体空間（２３）からの放射線を受は且つ
受けた放射線を像面（１６）に送る。伝達レンズ糸（２
４）　に前記住血（１６）の放射線を集め、且つこの放
射線を検出器ユされた隙間（１３）を持つ低温遮蔽（ｃ
ｏｌｄ　−ａｈｉｅｌｄ　）ハウジング内に配設されて
おり、前記冷却隙間により前記ユニッ）（２６）の放射
線受容角度を制限しており、これにより前記ユニット（
２６）は「背景制限Ｊ　（Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ　１１
ｍ１ｔｅｄ）されている。前記伝達レンズ系（２４）は
後記する如く、伝達される放射線を前記ユニット（２６
）の検出面（φ）に焦点集中して結仰させて、この放射
線像の像面湾曲率を前記検出面〔φ〕の前記伝達レンズ
系（２４）は通常の光ｌ軸上に一列状に配置した４つの
レンズ要素（Ａ、Ｂ。

０、Ｄ）より成り、前記レンズ要素はそれぞれ前記光〆
軸を横切る球状の屈折面（１，ｊ）（３゜４）（５，６
）（７，８）を有している。レンズ要素（Ａ）は前記検
出器ユニツ）（２６）に近接して詔り、またレンズ要素
（Ｄつは前記像面（１６）に形成される放射線像の像面
湾曲率が前記検をいろいろに組み合わせることにより前
記検出面（φ）における各様の物理的湾曲率を像面（１
６）の像面湾曲率（この像面湾曲率は、後記する如へ！
て の圧に一致するよう選定される。

前記伝達レンズ系（２４〕にはレンズ要素（Ａ）とＣＢ
）を分離する大気空間（Ｌ）と、レンズ要素ＣＢ）と（
ａ）を分ｉＴる大気空間ＣＭ）置を変更可能として前記
瞳孔を前記ユニット（２６）の冷却隙間（１６）に一致
するよう正確に配置、前記伝達レンズ系（２４〕により
形成される瞳孔は前記冷却隙間（１３〕に一致するので
ある。

また、前記伝達レンズ系（２４〕により形成される瞳孔
の配置位置は前記大気空間（Ｌ）及び（Ｎ）の各数値に
より決定される。

前記画像系（２５）は前記伝達レンズ系（２４）及び検
出器ユニッ）（２（５）に対し適用可能な適宜の画像系
のうちの一形態であり、例えばこれら画像系は、拡大レ
ンズ及び色消しもしくは非色消し式対物レンズ並びに内
部に像盛り形成する多重観測視野式もしくはズーム式の
望遠鋺等を具備するかもしくは具備しない線・フレーム
（ｌｉｎｅａｎ４　ｆｒａｍｅ　）式走査形式のもので
ある。

而して前記画像系（２５）の購成を例示するならこの画
像系は、軸（２０）を中心に枢支され瞳孔（１５）を形
成するフラップ鏡〔１２〕と、中間像（１７）を形成す
る球状凹面鏡（１１）と）を形成する鏡ドラム（１８）
と、前記像面（１６）を形成する伝達用球状凸面鏡（９
）とを有している。尚、この画像系〜（２５）の作用の
詳細は英国特許１９Ｊ細（４）　１５８６０９９号に記
されている。

また、前記伝達レンズ系（２４）及びこれに対応する画
像系（２５〕についての一例は別表１に記している。こ
の表においては、各光学面の曲率半径及び光学間隙に関
し前記検出面（φ）に対応させて記しである。従って例
えば而（９〕は、の頂嘘砥菖呂自から−ｉ　１．３３−
だけＹ方向（第１図に示す）に偏位し、且つ２９４．６
２−の大気空間により（規準線方向における）先行面（
８）の９）との間の大気空間において約６のｆ＆を持つ
。この光学系全体にわたる像質についての詳細な汐 １は表■に記しである。

３）における効果的な検出器絞りと共に使用可能である
。

検出器ユニツ）（２６）のｆ＠次第でもあり、また前記
画像系（２５）の出力におけるｆ数次第でもあるので、
これら両ｆ数ともに前記系（２４）における各々近接す
る各部分に適合させることを必要とする。

尚、こ＼に例として示したものは、使用する材料（例え
ばゲルマニウム）に基づき８−１３ミクロンの波長範囲
で操作されるが、前記系（２４）は前記以外のレンズ材
料（例えばシリコン）を使えば１−１６ミクロンの範囲
のうちいずれかの部分で操作される。この場合前記材料
としてバーアンドストラウドリミテッドの瞼売するＡＲ
（）３コートでコーティングしたゲルマニウムをイ吏っ
た場合、その特性である（約９８％もしくはそれ以上の
）高伝導率及び（約０．２％もしくはそれ以下られる。

尚、こ＼に記したデータ数値は温度が２０°Ｃの場合に
ついてのものであり、また各ｆｆ１ｉｌよ、当該レンズ
要素において放射線が入射して屈折した後、軸方向の視
野光車番こより形成される円錐形の半角をθとした場合
、公式（２ｓｉｎθＹ１から抽出したものである。

二ｌ””：Ｚ軸からＹ軸方向に漸増的に計測しである。

−及びフラップ鏡の典型的な口伝角度としてＸ軸方向に
±Ｊｚ軸に対する垂直な平面におけるローター面のため
のもの。

フラップ鏡の口伝軸心の中心に対し測定したデータ。

表　　　　　　■ 検出器平面における適宜のＲ，Ｍ、Ｓ、スポットサイズ
（単位ミクロン）

【図面の簡単な説明】

第１同は、本発明赤外線検出システムの側面図、第２図
は同平面図である。 （１３）・・・冷却隙間 （１１）・・・球状凹面鏡 （１６）・・・像面 （１２）・・・フラップ鏡 （２３〕・・・物体空間 （１４）・・・瞳孔 （２４）・・・伝達レンズ系　− （１７）・・・中間像 （２５）・・・画像系 （１８）・・・鏡ドラム （２６）・・・検出器ユニット （φ）・・・検出面 （Ａｔ　ｎ　＋　ｏ　−’ｒ’　）・・・レンズ要素（
１，２，３，４，５，６，７，８）・・・球状屈折面 （Ｌ、Ｍ、１１）・・・大気空間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）赤外線検出システムであって、観測視野（２５）
   からの放射線を受は該放射線を像面（１６）に送るため
   の光学的画像系（２５）と、低温遮蔽ハウジング同に配
   設するひとつもしくはそれ以上の検出器要素により形成
   される検出面（φ）を待った検出器ユニツ）（２６）で
   あって、前記ハウジングに冷却された６１１１（１５）
   を設は該隙間により前記検出器ユニツ）（２６）の放射
   線受容角度を制限して該検出器ユニットを背景制限する
   如く我したものとから成り、前記像面（１６〕と検出器
   ユニツ）（２６）とを中介する伝達レンズ系（２４ンを
   設け、゛前記伝達レンズ系により前記像面と検出器ユニ
   ットとの間に赤外線を伝達し且つ伝達された前記赤外線
   を前記検ｔζニツ）（２６）における前記検出面（φ）
   において焦点集中させる如くシ、前記伝達レンズ系（２
   ４）に４つのレンズ要素（Ａ。 Ｂ、Ｏ，Ｄ）を設け、前記レンズ要素のうちの（１６）
   の像面湾曲率に対応して選定して、前記検出面（φ）に
   おいて熱点集中する放射線の像面湾曲率を前記検出面（
   φ）の物理的湾曲率に一致させる如くシ、また、前記像
   面（１６）に近いふたつのレンズ要素（ＣＩＤ）の間の
   大気空間（１ｆ）と前記検出面（φ）に近いふたつのレ
   ンズ要素（Ａ、Ｂ）の間の大気空間（Ｌ）とにおける軸
   方向長さをそれぞれ前記伝達レンズ系（２４〕における
   残りの大気空間（Ｍ）に達レンズ系（２４）により形成
   される瞳孔が前ム 的　　　を前記伝達レンズ糸（２４）により形成される
   前記瞳孔が冷却された前記隙間（１３）の大きさに適合
   する大きさと成すべく選定し、更に、前記レンズ要素（
   Ａ、Ｂ、Ｏ，Ｄ）の屈折面（１−８）のｙｌ湾曲率を、
   〆視野・瞳＾差を（４ｇえるよう選定したことを特徴と
   する赤外線検出システム。 （２、特許請求の範囲第１項記載の赤外線検出システム
   であって、前記伝達レンズ系（２４）ｊｃおける各レン
   ズ要素（Ａ、Ｂ、Ｏ，Ｄ）の中心厚さを小さくすること
   により、放射線伝達を最大る とし、且つ使用されダレンズ要素材料を最小限としたこ
   とを特徴とＴる赤外線検出システム。 （５）特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の赤外線
   検出システムであって、前記伝達レンズ系（２４）にお
   ける中央のふたつのレンズ要素（Ｂ、０）間における軸
   方向大気空間ＣＭ）を実質的に零としたことを特徴とす
   る赤外線検出システム。 （４特許請求の範囲ｉｉ項乃至ｆｆ１３項の何れか１項
   に記載のシステムであって、前記レンズ要素（Ａ、Ｂ、
   Ｏ，Ｄ）における屈折面（１−８）をそれぞれ球状とし
   たことを特徴とする赤外線検出システム。 （９特許請求の範囲第１項乃至！４項の何れか１項に記
   載の赤外線検出システムであって、像面湾曲率の変更が
   、個々のレンズ要素（Ａ、Ｂ。 ０、Ｄ）の厚さ及び／′もしくは前記レンズ要素（Ａ、
   Ｂ、Ｏ，Ｄ）の製造用材料の厚さを選択することにより
   可能としたことを特徴とする赤外線検出システム。 （６）特許請求の範囲９ｆＳ１項記載の赤外線検出シス
   テムであって、表工及び表■に示した前記伝達レンズ系
   （２４）及び光学的画性系（２５）を備えていることを
   特徴とする赤外線検出システム０