SE451037B - Detektorsystem for infrarod stralning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 451 037 Emedan siktmärkesbelysningen hos föreliggande uppfinning är passiv och vid en realbildsyta uppfinningen endast krä- ver införandet av ett lämpligt substrat på vilket sikt- märkena kan framställas, är uppfinningen optiskt och me- kaniskt enkel. Med detektorstrâlning som är relativt kall, relativt vanlig strålning från scenen kommer det nästan alltid att vara kontrast mellan den överlagrade scenen och siktmärksbilderna och emedan det är enkelt att åstad- komma den erforderliga radiometrin för reflektionen från ett siktmärke var som helst inom synfältet vid en real- bild möjliggör detta enkelt införandet av vilket som helst antal av siktmärken. šubstratet som uppbär sikt- märkena kan vara ett positivt, negativt eller noll-för- stärkt optiskt element eller kan det vara en kemiskt valsad komponent. Siktmärkena som kan vara placerade på substratet eller t o m vara en del av substratet är före- trädesvis framställda av något material som kan åstad- komma en acceptabel reflektionsnivå. Ideellt skulle real- bildsytan vald för införandet av siktmärkena åstadkomma nära diffraktion begränsad optisk prestanda. Emellertid kan beroende på storlek och form på siktmärkena någon försämring av optisk prestanda tolereras. Under vissa termiska scenförhållanden kan förluster i kontrast mel- lan scenen och siktbilderna inträffa. En använd metod att eliminera detta problem innefattar att siktmärkena själva framställes av två eller flera material som har väsentligen olika reflektionskarakteristika. För att hålla defokuseffekter förorsakade av omgivna temperatur- variationer vid ett minimum, är i en föredragen utfö- ringsform siktmärkena placerade vid en realbildsyta som är okänslig för moderata-omgivande temperaturvariationer.

Beroende pâ utformningen av det.optiska systemet kan före- finnas ett flertal realbildsytor vid vilka sikten kan in- sättas i enlighet med föreliggande uppfinning. Där sålunda det optiska systemet består av ett teleskop och en avsö- kare och två realbildsytor är bildade kan ett sikte in- v? 10' 15 20 25 30 35 451 037 sättas vid var och en av dylika bildytor och dessutom för att åstadkomma användbara markeringar överlagrade på scen- bilden tillhandahålla ett organ för att identifiera rela- tivt felaktiga inriktningar av teleskopet och avkännaren.

En utföringsform av föreliggande uppfinning är i det föl- jande beskriven med hänvisning till bifogade schematiska ritning.

Sàsom_visat på ritningen är ett optiskt system 10 bildat av ett FLIR-system 11 och ett teleskopsystem 12. FLIR-sys- temet 11 består av ett detektorelement 13A bildande del av en detektor 13 kyld till (en temperatur av approxima- tivt) 77 Kelvin av flytande luft, ett diafragma 14, van- ligtvis känt såsom ett kylskydd, vilket befinner sig vid en i det närmaste liknande temperatur (t ex 80°K) som detektorn 13, och ett avsökningssystem 15, vilket över ett givet synfält accepterar strålning från en pupill ø och åstadkommer avkända bilder vid detektorelementet 13A för att alstra en tvådimensionell bild. Teleskopet 12 är av icke fokuserande refraktortyp och bildar invändigt en realbild I och en utgângspupill ø av strålning som in- kommer i teleskopet från objektavståndet 0. Teleskopet 12 består av en okularlins 16 och en objektivlins 17 och bildar en realbild I som ligger på ytan 19. Siktmärket 20 är i form av en kromavsättning liggande i brytnings- ytan 19 och uppstödd av en planparallell platta 18. Det optiska systemet 10 är utformad för användning i det infraröda våglängdsomrádet av 8-13 mikron. Emedan enbart det krombelagda siktmärket 20 i huvudsak reflekterar strålning avgiven från_detektorn 13 och emedan denna reflekterade strålning bildar en realbild vid detektor- elementet 13A, bildas en narcissusbild av de kylda kom- ponenterna hos detektorn 13 (innefattande detektorelemen- tet 13A omgivande substrat och diafragman 14),vars form är bestämd av formen på det krombelagda siktmärket 20. ftersom strålning avgiven från objektavståndet O passe- 10 15 20 25 30 451 037 rar genom det öppningsområde vid realbildsytan I som.icke är krombelaqt ser detektorelementet 13A'en överlagrad bild av scenen i objektavståndet 0 och siktmärket 20.

Dentermiska kontrasten mellan de överlagrade bilderna alstras av temperaturdifferensen mellan siktbilden och scenbilden vid detektorelementet A, varvid siktbilden formas av strålning som skapas vid detektorn 13 och vil- ken är relativt kall jämfört med den strålning som ska- pas i objektavståndet 0 och bildar scenbilden.

I detta exempel är detektorn 13 kyld till en temperatur av approximativt 77 K medan scenen består av föremål som avger strålning vanligen inom temperaturområdet 230 - 340 K. Den planparallella plattan 18 är framställd av zinkselenidmaterial som har låga materialinhomogeniteter och icke betydelsefullt försämrar den totala optiska prestandan för det optiska systemet 10.

Det skall inses, att i detta exempel är ytan 19 plan, men för en annan utförmning av teleskopet 12 kan ytan 19 vara böjd och kan vara sammanfallande med en reflek- tionsyta på okularlinsen 16 och i båda fallen kan sikt- märket 20 uppstödjas på ett substrat med optisk förstärk- ning. Vidare behöver icke substratet vara av optiskt överförande material utan märket 20 kan t ex vara upp- stött av en profilliknande (kemiskt valsad) konstruk- tion. Substratet eller stödkonstruktionen kan eller kan icke fylla synfältet vid bildytan I och naturligtvis behöver icke märket 20 vara axiellt beläget utan kan ha formen av en ring perifert begränsande synfältet. Mär- ket 20 kan även vara beläget ovanför, under eller mellan vilket som helst antal av antireflekterande beläggningar över siktsubstratet.- I syfte att bestämma inriktning i linje eller felaktig inriktning mellan teleskopet 12 och avkännaren 15 kan vc» 451 037 ett ytterligare sikfexvara insatt li avkännaren 15, vid en realbild bildad i denna och en jämförelse kan göras vid detektorelementet av passning eller misspassning av information hållen på de två siktena. Naturligtvis kan varje sikte själv vara bildat av en överlagring av olika 'markeringar vilka šamtliga är belägna vid den enda bild- ytan I.

Claims (6)

451 037 PATENTKRAV

1. Detektorsystem för infraröd strålning bestående av ett detektorelement bildande del av en detektor innefattande ett kylskydfi, och ett optiskt system för att avbilda infraröd strålning från ett synfält på en realbildsyta åtskild från detektorelementet och för att reläa nämnda bild från nämnda di; yta till detektorelementet, k ä n n e t e c k n a t av att ett siktorgan (20) med markeringar, som är reflekterande för infraröd strålning avgiven av detektorn (13), är beläget vid nämnda bildyta (19), varvid siktmarkeringarna är avbildade på detektorelementet (13A) i överlagring med den infraröda strålningen från synfältet (O).

2. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att siktorganet (20) är anordnat på ett substrat (18), vilket självt är ett optiskt element i nämnda optiska system (10).

3. System enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda substrat (18) har en plan yta (19) hållande siktorga- net (20).

4. System enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att siktorganet (20) är kemiskt valsat på ett substrat (18).

5. System enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t av att siktorganet (20) är framställt av ett flertal material med väsentligt skilda reflektionskarakte- ristika för att tillhandahålla en siktkontrast med synfältet över ett vitt område av termiska scenförhållanden.

6. System enligt krav 1, varvid nämnda optiska system av- bildar nämnda synfältsstràlning på en andra realbildsyta, k ä n n e t e c k n a t av att ett andra siktorgan (20) med markeringar, vilka är reflekterande för infraröd strålning avgiven av detektorn (13), är anordnat och~beläget vid nämnda än andra realbildsyta (19), varvid nämnda andra siktorgans (20) 451 037 markeringar är avbildade på detektorelementet (13A) och var- vid avvikelser i linje med komponenter i nämnda optiska sys- tem (10) är styrda enligt det relativa läget för de två siktmarkeringarna (20) såsom detekterade av nämnda detektor- element (13).