JPH0441307Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えば赤外線撮像装置などに搭載
され、例えばHgTdTeやInSbなどの極低温例え
ば80K前後に冷却して使用する赤外線検知素子を
用いた赤外線検知器に関する。

〔従来の技術〕

第２図は従来の赤外線検知器を示す図で、赤外
線検知器は一般に大きくわけて、赤外線検知素子
１を内蔵したデユア２と、上記赤外線検知素子２
を極低温例えば80K前後に冷却するための冷凍機
３とで構成される。前記冷凍機３としてはスター
リングサイクルやギフオードマクマホンサイクル
などの冷凍サイクルを利用したものが良く用いら
れ、第２図ではその一例としてスターリングサイ
クルを利用した冷凍機を例として示した。前記冷
凍機３は４の圧縮機と５の膨脹器と６の連結管で
構成され、前記膨脹器５にはコールドフインガ７
と呼ばれる細長い円筒状の突起が設けられてお
り、前記コールドフインガ７先端にて冷凍を発生
する構造となつている。

前記デユア２は、８のアウタシエルと９のイン
ナシエルで構成される二重壁構造を有しており、
前記インナシエル９の先端には前記赤外線検知素
子１が取付けられ、前記アウタシエル８には赤外
線を透過する窓１０が設けられている。前記赤外
線検知素子１及び前記コールドフインガ７の先端
部に外部から熱が侵入しないように、前記アウタ
シエル８と前記インナシエル９の間の空間は真空
に保たれ、前記アウタシエル８及び前記インナシ
エル９の前記真空の空間に面した表面には例えば
アルミニユーム、銀などのふく射率の小さい物質
の蒸着膜またはめつき膜が形成され、前記インナ
シエル８は例えばガラスなどの熱伝導率の小さい
材料で作られている。１１はサーマルインタフエ
ースで、前記サーマルインタフエース１１は、前
記コールドフインガ７の先端に取付けられ一般に
金属で作られている前記コールドフインガ７と一
般にガラスで作られている前記インナシエル９の
熱膨張率の差異による寸法変化を吸収するための
もので、例えば積層された銅箔などの弾性があ
り、かつ熱伝導率の大きい物体が使われ、その先
端が常に前記インナシエル９の底面と密着するよ
うになつている。

次に第４図に示す従来装置の動作について説明
する。冷凍機３が運転を開始し、コールドフイン
ガ７の先端部で冷凍を発生し始めると、赤外線検
知素子１は、サーマルインタフエース１１を介し
て冷凍機２に熱をうばわれ、温度降下し、80K付
近まで温度降下すると、窓１０より透過してくる
赤外線を電気信号に変換する。デユア２は前述し
たように、アウタシエル８とインナシエル９との
間に設けられた真空層と、アウタシエル８及びイ
ンナシエル９の互いに面する表面に設けられたふ
く射率の小さい蒸着膜またはめつき膜と、熱伝導
率の小さい材料で作られたインナシエル９とで、
対流、ふく射、伝導による外部からの熱侵入を小
とし、冷凍機３の負荷を低減している。

〔考案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知器では、以下に
述べるような問題点があつた。

冷凍機によつて赤外線検知器を冷却しつづける
場合において、赤外線検知素子の温度は第２図に
示すように、変動しているのが普通である。この
ような温度変動は、たとえば、冷凍機に供給され
る電源の電圧変動、冷凍機を運転する環境温度の
変動、あるいは冷凍機自身の内部の変化に起因す
る冷凍機の冷却能力変動による。赤外線検知素子
の温度が第３図のように変動すると、たとえその
変動が、赤外線検知可能な範囲であつても、赤外
線検知素子の感度は温度変動にともなつて変化し
てしまう。このような赤外線検知器を赤外線撮像
装置などに搭載する場合、前述の赤外線検知素子
の感度変化があると、画像が不鮮明となつたり、
乱れたりするような問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案にかかる赤外線検知器はコールドフイ
ンガが挿入されるインナシエル内側の空間と、周
囲大気とを連通させる通気孔を設けたものであ
る。

〔作用〕

この考案においては、インナシエル内側の空間
が常に大気圧に保たれるので、冷凍機運転中、コ
ールドフインガが先端部の温度が空気の沸点
78.8Kに到達すると、そこで空気が液化を始める
ので、コールドフインガがさらに赤外線検知素子
を冷却しようとしても、空気の潜熱に冷却効果を
うばわれ、78.8K以下には温度降下しない。した
がつてこの様にインナシエル内で空気が液化して
いる状態では、赤外線検知素子の温度が一定に保
たれるので、赤外線素子の感度が変化することな
く、安定な赤外検知が可能である。

〔実施例〕

第１図はこの考案の一実施例を示す図である。
１〜１０は第２図に示した従来装置と全く同じ構
成で、ただ、８のアウタシエル下部には、インナ
シエル９内部の空間と周囲大気とを連通させる通
気孔が設けられている。

上記のように構成された赤外線検知器におい
て、冷凍機３がサーマルインタフエース１１を介
して赤外線素子１を冷却し、赤外線検知素子１の
温度が80K付近まで降下すると、窓１０を透過し
てくる赤外線を赤外線検知素子１にて検知する点
は第２図の従来装置と同様であるが、アウタシエ
ル８に設けられた通気孔１２によつて、コールド
フインガ７を挿入するインナシエル９内側の空間
は常に大気圧の空気が存在するので、冷凍機３の
コールドフインガ７先端の温度が空気の沸点
78.8Kに到達すると、コールドフインガ７先端部
で空気は液化し始める。冷凍機３がさらに赤外線
検知素子１を冷却しようとしても、空気の液化潜
熱に冷却効果をうばわれ、コールドフインガ７先
端の温度は78.8Kで一定に保つ。したがつて冷凍
機３にコールドフインガ７先端を78.8K以下に冷
却する能力さえあれば、いくら冷凍機３の能力が
変動したとしても、赤外線検知素子１は一定温度
に保たれるので、従来装置のように赤外線素子１
の感度が変動することがないから安定な赤外検知
が行なえる。

〔考案の効果〕

この考案は以上説明したとおり、コールドフイ
ンガを挿入するインナシエル内側の空間と周囲外
気とを連通させる通気孔を設けるという簡単な構
造によつて、冷凍機の冷却能力が変動して赤外線
検知素子の感度が変動してしまうという問題を解
消し、安定な赤外線検知ができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す図、第２図
は従来の赤外線検知器を示す図、第３図は従来の
赤外線検知器において赤外線検知素子の温度の時
間的変動を示す図である。 図において、１は赤外線検知素子、３は冷凍
機、７はコールドフインガ、８はアウタシエル、
９はインナシエル、１２は通気孔である。なお、
各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 先端が低温となる円筒状のコールドフインガを
   有する冷凍機と、前記コールドフインガが挿入さ
   れる穴状の空間を形成するインナシエルと、前記
   インナシエルの外側をおおい、前記インナシエル
   との間に真空層を形成するアウタシエルと、前記
   インナシエルにとりつけられた赤外線検知素子
   と、前記インナシエルで形成された前記コールド
   フインガを挿入する穴状の空間と周囲大気とを連
   通させる通気孔とを備えたことを特徴とする赤外
   線検知器。