JPH0480547B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 受光すべき赤外線以外の迷光が、赤外線検知器
の受光領域に到達しないようにし、Ｓ／Ｎ比を高
めた高感度な、高信頼度の赤外線検知器であつ
て、赤外線検知素子の周囲に設けているコールド
シールドの素子と対向する面、および受光窓に対
向する面、更に外筒体の内壁、および内筒体の外
壁に赤外線の反射体層、赤外線を透過する誘電体
層、赤外線の吸収体層よりなる多層構造の被膜を
設け、該誘電体層、該吸収体層の材質、並びにそ
の厚さを制御することで、多層構造の被膜の赤外
線の反射率を低減させ、受光部領域に二次反射に
よる迷光が到達しないようにしてＳ／Ｎ比を高め
た赤外線の検知器の構造。

〔産業上の利用分野〕

本発明は赤外線検知器に係り、特に受光部領域
に二次反射による迷光等が到達しないようにした
赤外線検知器に関する。

検知対象物より放射される赤外線を検知する赤
外線検知器は高感度なものが要求されるように成
つており、そのため検知対象物より放射される赤
外線以外の、例えば検知素子の前面に設けたコー
ルドシールドや、赤外線検知素子を収容する容器
から反射された二次反射光が検知素子の受光部領
域に迷光となつて導入されるのを極力防止する構
造が望まれる。

〔従来の技術〕

従来の赤外線検知器の構造を第６図に示す。

第６図に示すように、従来の赤外線検知器は、
ガラス管等を用いて形成された内筒体１と外筒体
２とよりなり、外筒体２と内筒体１の間は真空に
排気され、内筒体の内部の中空の部分には液体窒
素等の冷媒３が収容されている。

前記外筒体２に設けられたゲルマニウム等より
形成された受光窓４に対向する位置には、サフイ
イア等のヒートシンクに接着された水銀・カドミ
ウム・テルルのような化合物半導体結晶を用いて
形成された赤外線検知素子５が設置され、その検
知素子の周囲には検知素子５の視野角を規定する
ためのニツケル等よりなるコールドシールド６が
設けられている。

従来、このような赤外線検知器に於いて、受光
窓４より導入された赤外線が、検知素子５の前面
に設けたコールドシールド６や内筒体１の外壁
や、外筒体２の内壁に当たつて反射し、更にその
反射光がコールドシールド６や外筒体２の内壁で
更に二次反射して、検知素子５へ導入されるのを
防ぐために、内筒体２の外壁や、外筒体１の内壁
に黒体塗料を塗布したり、或いはコールドシール
ド６の内面や外面に該コールドシールド６の構成
材料の金属の酸化膜等を被着形成したり、或いは
黒体塗料を塗布したりしていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然し、上記した黒体塗料の被膜は被膜よりガス
が発生しやすく、そのため内筒体１と外筒体２と
の間の真空度が低下する問題があり、またそのガ
スによつて受光窓４が曇る恐れが有る。

またコールドシールドを構成する金属部材の酸
化膜は、反射率が０でなく、検知素子５の周辺で
反射した光を更に再反射し、この二次反射光が迷
光となつて検知素子５に導入され、検知器のＳ／
Ｎ比が低下する問題がある。

本発明は上記した問題点を解決し、二次反射光
のような迷光が検知素子の受光領域に導入されな
いようした新規な赤外線検知器の提供を目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の赤外線検知器は、外筒体の内壁、内筒
体の外壁、コールドシールドの素子と対向する
面、或いは該窓と対向する面の少なくとも一表面
に赤外線の反射体層、赤外線を通過する誘電体
層、並びに赤外線の吸収体層よりなる多層構造の
被膜を設ける。

〔作用〕

本発明の赤外線検知器は、外筒体の内壁とコー
ルドシールドの表面に赤外線の反射体層、赤外線
を透過する誘導体層、赤外線を吸収する吸収体層
よりなる多層構造の被膜を設け、前記多層膜の反
射率の波長依存性が誘電体層の厚さで制御され、
前記多層膜の反射率が吸収体層での反射光と反射
体での反射光との干渉作用により吸収体の厚さで
制御されるようにすることで、検知素子周辺部で
反射された光が二次反射して、該検知素子へ迷光
となつて導入されないようにする。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の一実施例につき詳細
に説明する。

第１図は本発明の赤外線検知器に用いる多層構
造の被膜で、図示するようにアルミニウム（Al）
等の赤外線反射体層１１上には、赤外線を透過す
る硫化亜鉛（ZnS）のような誘電体層１２が設け
られ、該誘電体層１２上にはクロム（Cr）等の
赤外線吸収体層１３が設けられている。

このような多層構造の被膜１４の赤外線吸収体
層１３の表面より赤外線が矢印１５の方向より入
射される場合について考える。

赤外線吸収体層１３より入射された赤外線１５
の内のR₁％は、矢印１６に示すように吸収体１
３の表面で反射され、残りの赤外線は、矢印１７
に示すように吸収体１３の内部で減衰した後、矢
印１８に示すように誘電体層１２を透過し、反射
体１１の表面で反射して再び誘電体層１２を矢印
１９に示すように透過する。

更に矢印２０に示すように、吸収体１３の内部
で減衰後、矢印２１に示すように入射光のR₂％
となつて吸収体層１３の表面より外部へ導出され
る。

この吸収体層１３の上の物質の屈折率に対する
吸収体層１３の屈折率の大小関係と、誘電体層１
２の屈折率に対するその下の反射体層１１の屈折
率の大小関係が、同じである場合、吸収体層１３
上での矢印１６に示す反射光の位相の変化と、反
射体層１１の表面での反射光１９の位相の変化は
同じである。

従つてこの多層構造の被膜１４より反射される
全体的な反射光２２、即ち吸収体層１３より反射
される光１６と吸収体層１３と誘電体層１２を透
過して吸収体層１３の表面より出射される光２１
は、誘電体層１２の厚さをｄとし、その屈折率を
ｎとし、入射される赤外線の波長をλとした時、 2nd＝λ／２ ……(1) の時、干渉し合つて最小値の｜R₁−R₂｜となる。

また上記したことと別に、吸収体層１３の厚さ
が厚くなると吸収体層１３の表面で反射する反射
光量R₁が増加し、吸収体層１３、誘電体層１２
を透過して吸収体層１３の表面より出射される光
量R₂が減少する。

従つて前記、および後記した事項を考慮して吸
収体層１３の厚さをR₁−R₂＝０の状態になるよ
うに決定すれば、吸収体層より出射される光量Ｒ
を０に抑えることができる。

また吸収体層１３の上の物質の屈折率に対する
吸収体層１３の屈折率の大小関係と、誘電体層１
２の屈折率に対するその下の反射対層１１の屈折
率の大小関係が、異なる場合、吸収体層１３上で
の矢印１６に示す反射光と、反射体層１１の表面
での反射光１９の一方は、反射によつて位相が反
転する。

この場合は、この多層構造の被膜１４より反射
される反射光２２、即ち吸収体層１３より反射さ
れる光１６と吸収体層１３と誘電体層１２を透過
して吸収体層１３の表面より出射される光２１
は、誘電体層１２の厚さをｄとし、その屈折率を
ｎとし、入射される赤外線の波長をλとした時、 2nd＝λ ……(2) の時、干渉し合つて最小値の｜R₁−R₂｜となる。

また上記したことと別に、吸収体層１３の厚さ
が厚くなると吸収体層１３の表面で反射する反射
光量R₁が増加し、吸収体層１３、誘電体層１２
を透過して吸収体層１３の表面より出射される光
量R₂が減少する。

従つて前記、および後記した事項を考慮して吸
収体層１３の厚さをR₁−R₂＝０の状態になるよ
うに決定すれば、吸収体層より出射される光量Ｒ
を０に抑えることができる。

第２図は上記した本発明の多層構造の被膜を赤
外線検知器に適用した一実施例を示す斜視図で、
第３図は第２図の−′線に沿つた断面図であ
る。

第２図、および第３図に図示するように、内筒
体３１にサフアイアよりなるヒートシンクを介し
て水銀・カドミウム・テルルの化合物半導体結晶
よりなる赤外線検知素子３２が設置され、その周
囲には検知素子３２に対向する開口部３３を設け
た例えば箱型状のニツケル（Ni）等の金属部材
を用いたコールドシールド３４が接着剤等を用い
て内筒体３１に固着されている。

このコールドシールド３４は第２図に示すよう
に、ニツケル（Ni）板を前記した反射体層１１
として用い、この反射体層１１の上に、例えば
ZnSよりなる誘電体層１２が蒸着により形成さ
れ、更にその上には例えばCrよりなる吸収体層
１３が蒸着法を用いて形成されている。

ここで波長λが10μｍの赤外線を検知するため
の赤外線検知器を形成する場合、ZnSの屈折率ｎ
の値と、λ＝10μｍの値を(1)式に代入してZnS膜
の厚さｄ＝1.1μｍの値を得る。

また吸収体層の厚さも｜R₁−R₂｜＝０の値と
なるようにすると約100nｍとすれば良い。

また第４図に前記した多層構造の被膜を外筒体
の内壁に形成した場合を示し、第５図に第４図の
Ｖ−V′線に沿つた断面図を示す。

第４図で４１はガラスで形成された外筒体を示
し、この外筒体の内部には真空排気される空間部
を有してガラスで形成された内筒体４２が設けら
れている。

外筒体４１にはゲルマニウムよりなる受光窓４
３が設置されており、この受光窓４３に対向する
位置にコールドシールド３４が設置され、この内
部に赤外線検知素子３２が設置されている。

このような構造に於いて、外筒体４１の内壁、
および内筒体の外壁に前記した多層構造の被膜を
形成する場合、第５図に示すように、Alよりな
る金属膜を蒸着により0.5μｍ程度の厚さに被着し
て反射体層１１を形成した後、ZnSよりなる誘導
体層１２を前記した厚さに蒸着により形成した
後、その上クロムよりなる吸収体層１３を100n
ｍの厚さになるように、蒸着により被着形成す
る。

このようにすれば、検知素子の周囲で二次反射
された赤外線が迷光となつて素子の受光部領域に
導入される恐れがなくなり、Ｓ／Ｎ比の大きい高
信頼度の赤外線検知器が得られる。

尚、第１の実施例ではコールドシールド３４の
外面に多層構造の被膜１４を形成したが、この被
膜１４をコールドシールドの素子と対向する面に
被着すると更に効果的である。

また第２の実施例では赤外線検知素子３２を収
容する外筒体の内壁面と内筒体の外壁面に被膜１
４を形成したが、どちらか一方に形成しても良
い。

更に第１の実施例と第２の実施例を組み合わせ
て、コールドシールドの素子と対向する面と、受
光窓と対向する面と、外筒体の内壁と内筒体の外
壁の総てに被膜１４を形成すると更に効果的であ
る。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の赤外線検知器によ
れば、二次反射された迷光が赤外線検知素子の受
光部領域に導入されることのない高信頼度の赤外
線検知器が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の赤外線検知器に用いる被膜の
断面図、第２図は本発明の赤外線検知器の第１の
実施例の要部を示す斜視図、第３図は第２図の
−′線に沿つた断面図、第４図は本発明の赤外
線検知器の第２の実施例の要部を示す断面図、第
５図は第４図のＶ−V′線に沿つた断面図、第６
図は従来の赤外線検知器の構造を示す断面図であ
る。 図に於いて、１１は反射体層、１２は誘導体
層、１３は吸収体層、１４は被膜、１５，１６，
１７，１８，１９，２０，２１，２２は赤外線の
移動方向を示す矢印、３１，４２は内筒体、３２
は赤外線検知素子、３３は開口部、３４はコール
ドシールド、４１は外筒体、４３は受光窓を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 赤外線検知素子３２を収容して冷却する外筒
   体４１の内壁面と内筒体３１，４２の外壁面、更
   に前記赤外線検知素子の視野角を規定するコール
   ドシールド３４の素子に対向する面と、該コール
   ドシールド３４の受光面と対向する面の四面のう
   ちの少なくとも一つの面上に、赤外線を反射する
   反射体層１１、赤外線を通過する誘電体層１２、
   並びに赤外線を吸収する吸収体層１３から成る多
   層構造の被膜１４を設けたことを特徴とする赤外
   線検知器。 ２ 前記多層構造の被膜１４の反射率の波長依存
   性が、誘電体層１２の厚さで制御され、前記多層
   構造の被膜１４の反射率が吸収体層１３での反射
   光と反射体層１１での反射光との干渉によつて制
   御され、該吸収体層１３表面からの反射率と、該
   反射体層１１表面からの反射率が、前記吸収体層
   １３の厚さで制御されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の赤外線検知器。