JPS63208727A - 赤外線検出器 - Google Patents

赤外線検出器

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JPS63208727A
JPS63208727A JP62041657A JP4165787A JPS63208727A JP S63208727 A JPS63208727 A JP S63208727A JP 62041657 A JP62041657 A JP 62041657A JP 4165787 A JP4165787 A JP 4165787A JP S63208727 A JPS63208727 A JP S63208727A
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infrared
dewar
window
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ellipse
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JP62041657A
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Satoshi Wakabayashi
諭 若林
Toru Nonoyama
野々山 徹
Toru Tajime
田治米 徹
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02Constructional details
    • G01J5/06Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
    • G01J5/061Arrangements 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)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

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】 〔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。
〔従来の技術〕
第3図は例えばジョン・ウィリーアンドサンズ(Joh
n WiLtty & 5ons )から1969年発
行のハドソン著(R,D、 HUDSON、 JR”)
 r赤外線システム・エンジニアリングJ(1nfra
rad System Engineering)のP
2S5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+11は二重壁でできた容器で、以下これを
デユワ−(Dewar )という。(2)はデユワ−窓
、(3)は量子形赤外線検出累子(以下これを検出素子
という) 、+41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、+81 、191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
は基板である。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、そしてこのコール
ドシールド(4)は冷媒容器(6)の壁部に接着されて
いるのでコールドシールド+41.コールドフィルタ+
51U共に冷却されている。さらに検出素子(3)、コ
ールドシールド14)、コールドフィルタ(5)の冷却
を効率良く行うために、デユワ−(1)とデユワ−窓(
2)Kよって囲まれた空間は真空状態にされている。
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)はデユワ−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)はコールドフィルタ151i保持
するとともに、常温の周囲背景から放射される不要赤外
線が検出素子(3)に入射するのを防止し、これによっ
て検出素子(3)の雑音を低減するために設けられてい
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。また、コールドフィルタ(5)はコールドシー
ルド(4)の開口部を通して検出素子(3)に入射する
被測定赤外線(7)の波長域(以下これを所要波長域と
いう)を透過し、これにより所望しない波長域の赤外線
透過を抑えて、雑音を更に低減する。このためコールド
フィルタ(5)は前記所要波長域において吸収の小さい
基板の表面に前記所要波長域を選択的に透過する誘電体
材料を蒸着して構成する。また、コールドフィルタ(5
)自体から放射する不要赤外線量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ことは前述
のとおりである。さらに誘電体材料を蒸着して構成され
たコールドフィルタ(5)は赤外線の不要な波長域に対
しては反射率が高いように構成されているので、コール
ドシールド(4)、取り付は基板(12)、検出素子(
3)から放射される赤外線のうち、たとえば第2図に不
要赤外線(8)として示す赤外線のうち不要な波長域部
分はコールドフィルタ+51で反射して、検出素子(3
)に入射する。しかし、前述のようにコールドシールド
(4)、取抄付は基板(12)、赤外線検出素子13)
は低温に冷却されているので、その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、このような径路
を経て入射される赤外線による検出器雑音は無視できる
また、コールドシールド(5)を省略し、そのかわりに
デユワ−窓(2)に前記誘電体材料のフィルタを構成し
ても、デユワ−(1)の外部から入射する赤外線のうち
被測定赤外線(7)の波長域以外のものを除去するとい
う目的を達することはできるが、このような構造にする
と、デユワ−11)の外筒内面から放射された不要赤外
線(9)の不要波長域部分はデユワ−窓(2)に形成さ
れた誘電体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。デユワ−(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
は無視できない大きさになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
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、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
くなるという問題点があ〜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、1)、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。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の赤外線検出器ではコールドフィルタを省略し
て冷媒に対する熱負荷を大幅に減少すると同時にデユワ
−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に誘電体材料を蒸着
して不要波長域を透溝させないフィルタを構成した。従
ってデユワ−(1)の外部からの赤外線はデユワ−窓に
形成されているフィルタによって所要波長域のものだけ
が赤外線検出素子には入射され、また デユワ−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回転楕円状表面によっ
て前記楕円の焦点よね外側の部分へ反射され赤外線検出
素子には入射されぬようにした。
〔作用〕
この発明にかかる赤外線検出器の構造では、デユワ−窓
に構成された誘電体フィルタによって反射されて赤外線
検出素子に入射する赤外線は、赤外線検出素子及びその
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、誘
電体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熱負荷が低減される。
〔実施例〕
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2図と同一符号は同−又は相等部分を示
し、(10)はこの発明のデユワ−窓、(11)はデユ
ワ−窓(10)の内面及び外面の少なくとも一方の面に
形成された誘電体フィルタ、(13α)、(13b)は
楕円の焦点、(14)は楕円の短軸である。
デユワ−窓(10)は(13α)、(136)に焦点を
持つ楕円をその短軸(14)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(13α)、(136)の軌跡は円
となり、この円を仮に無口と言うことにすると検出素子
(3)は無口の内部(第1図に示す例では無口の中心位
置)に置かれる。また、デユワ−窓(10)は常温の雰
囲気内に置かれている。
上記のように構成された赤外線検出器においては、デユ
ワ−窓(10)を通過し、そして検出素子(3)K入射
する被測定赤外線(7)は、誘電体フィルタ(11)に
よってその不要な波長域が遮断されるので、雑音の増加
が抑制される。
次にデユワ−(11内から放射された不要赤外線の影響
について説明する。デユワ−窓(10)の形状は回転楕
円面になっているので、焦円内の部分から放射され誘電
体フィルタ(11)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誘電体フィルタ(11
)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(31内体及び取り付は基板(12)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。
なお、検出素子(3)の近傍の取り付は基板(12)上
に電極等の高反射率部分が設けられた場合、デユワ−(
1)内外の常温部分から放射された不要赤外線のデユワ
−(1)内におけ2.多重反射により、前記高反射部分
の電極等に人身し、これが反射された後、誘電体フィル
タ(11)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。
ところで、デユワ−窓(10)及び誘電体フィルタ(1
1)は常温状態であるから、その不要赤外線の放射1:
は従来のコールドフィルタ(51による不要赤外線の放
射量に比して大きい。しかし、デユワ−窓(10)及び
誘電体フィルタ(11)は吸収率の小さな材料で構成さ
れ、しかも放射率の値は吸収率の値と等しいので、これ
らの材料による不要赤外線の放射率は小さいといえる。
したがって、デユワ−窓(10) 、誘電体フィルタ(
11)は常温であっても、赤外線放射量は小さく、これ
によって生じる雑音も小さい。
なお上記実施例ではコールドシールドを用いた場合につ
いて述べたが、この発明はコールドシールドを用いない
場合にも利用できることは明らかである。
なお、第1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(12)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。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、デユワ−窓を回転楕円
面状にし、そしてデユワ−窓の表面に蒸着により誘電体
フィルタを構成し、回転楕円面の焦円内に赤外線検出素
子が位置するように取り付けるという構造により、冷却
の必要なコールドフィルタを省略してこれと同等の雑音
低減を行うので、冷媒の熱負荷を低減し、冷却に喪する
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】
第1図はこの発明の一実施例を示す断面図、第2図は従
来の赤外線検知器を示す断面図。 (1)はデユワ−1(3)は量子形赤外線検出素子、(
41はコールドシールド、(6)は冷媒容器、(7)は
被測定赤外線、181 、191は不要赤外線、(lO
)はデユワ−窓、(11)は誘電体フィルタ、(12)
は取ね付は基板、(13α) 、 (13b)は楕円の
焦点、(14)は楕円の短軸。 尚、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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、上記デュワー窓の内
    面及び外面のうちの少なくとも一方の面に所要波長域を
    選択的に透過する誘電体フィルタを構成し、 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。
  2. (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。
JP62041657A 1987-02-25 1987-02-25 赤外線検出器 Expired - Fee Related JPH071199B2 (ja)

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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

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008241617A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Osaka Gas Co Ltd 加熱調理器用の赤外線強度検出装置
RU192540U1 (ru) * 2019-07-23 2019-09-23 Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" Охлаждаемый планарный фотодиод на основе кристаллов антимонида индия

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JP2008241617A (ja) * 2007-03-28 2008-10-09 Osaka Gas Co Ltd 加熱調理器用の赤外線強度検出装置
RU192540U1 (ru) * 2019-07-23 2019-09-23 Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" Охлаждаемый планарный фотодиод на основе кристаллов антимонида индия

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