JPH0541383Y2

JPH0541383Y2 -

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Publication number: JPH0541383Y2
Application number: JP1988083635U
Authority: JP
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1993-10-20
Anticipated expiration: 2003-06-24
Also published as: JPH026232U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野この考案は、物体の温度や位置の測定等に広く
用いられている赤外線検出素子冷却装置に関する
もので更に述べると、スターリングサイクル冷凍
装置を利用した赤外線検出素子冷却装置に関する
ものである。

従来の技術赤外線検出素子は、ゲルマニウムなど赤外線に
敏感な材料で形成されているが、この検出素子
は、極低温、例えば、77K程度まで冷却すると、
感度を高くし応答速度を速くする性質がある。

そこで、従来、赤外線検出素子をスターリング
サイクル冷凍装置を用いて極低温に冷却し、該赤
外線検出素子の性能向上を図つている。

この冷凍装置は、圧縮ピストンにより圧縮器内
のヘリウムガスを圧縮した後、このガスを蓄冷器
のシリンダ内に圧入し、膨脹ピストン内を通しな
がら膨張させ、気化熱により蓄冷器を極低温に冷
却するものである。（昭和63年実開第32268号公報
参照）考案が解決しようとする課題従来例のスターリングサイクル冷凍装置は、通
常のエンジンの構造と同じであるため、駆動によ
り振動が発生する。

そのため、該装置に固定されている影像部が振
動し、その振動成分が赤外線検出素子に入力す
る。

ところが、この赤外線検出素子の入力信号は、
もともと微小信号であるため、前記振動成分即
ち、雑音成分の影響を受けやすいので、正確な測
定は不可能となる。

この考案は、上記事情に鑑み、正確な測定がで
きる赤外線検出素子冷却装置を提供することを目
的とする。

課題を解決するための手段この考案は、スターリングサイクル冷凍装置の
真空室内に蓄冷器を設け、該蓄冷器の冷却ヘツド
に赤外線検出素子を設け、該赤外線検出素子と対
向する前記真空室の壁部に窓を設け、該壁部の外
側に真空シール部を形成して前記窓を覆い、前記
冷却装置から分離して影像部を設け、フレキシブ
ルオプテイカルガイドの一端を該影像部に接続
し、他端を前記真空シールド部に接続したことを
特徴とする影像部・検出素子分離型赤外線検出素
子冷却装置、により前記目的を達成しようとする
ものである。

作用影像部を被測定対象物と対向させて固定し、ス
ターリングサイクル冷凍装置を駆動させると、該
装置に振動が発生するが、この振動は、フレキシ
ブルオプテイカルガイドにより吸収され、影像部
に伝達されることはない。

従つて、前記冷凍装置から分離されている影像
部は、常に静止状態において被測定対象物を測定
するので、影像部において振動成分、即ち、雑音
成分が発生することがない。

実施例この考案の実施例を添付図面により説明するが
同一図面符号は、その名称も機能も同じである。

外筒１に囲まれた真空室２の中に蓄冷器３が配
設されている。蓄冷器３の内部には、ロツド６を
介してクランク室４のクランク５と接続する膨張
ピストン７が設けられ、又、蓄冷器３の上端部に
は、冷部ヘツド８が設けられている。この冷却ヘ
ツド８は、銅製であり、かつ、固定具８ａを介し
て外筒１のキヤツプ１ａに固定され、又、その上
面には、赤外線検出素子９が設けられている。

この検出素子９として、例えば、波長範囲が１
〜３、8μmのゲルマニウム検出素子が用いられ
る。

赤外線検出素子９と対向するキヤツプ１ａに赤
外線の通孔１０が形成されているが、この通孔１
０は、シリコン製の窓１１により封鎖されてい
る。

この窓１１の外側には、真空シールド部１２が
設けられ、また、該シールド部１２の中央には、
前記窓１１と対向するフレキシブルオプテイカル
ガイド１３の後端部１３ａが固定されている。こ
のガイド１３は、例えば、光フアイバであり、そ
の先端部１３ｂは、影像部１４に接続されてお
り、この影像部１４には、集光レンズ１５と干渉
ガラス板１６とが直列に配列されている。

尚、１７は、クランク１８と接続する圧縮ピス
トン、１９は、クランク室４内の潤滑用油、２２
は、引出線２０の引出口、を夫々示す。次に、こ
の実施例の作動について説明する。被測定対象物
２９、例えば、人体に対向するように影像部１４
を固定し静止させる。

スターリングサイクル冷凍装置２５の回転シヤ
フト２６を回転させ圧縮ピストン１７を往復運動
させると、圧縮工程即ち圧縮器２７内のヘリウム
ガスを圧縮し蓄冷器３に圧入する工程と、吸入工
程即ち蓄冷器３のヘリウムガスを圧縮器３内に吸
収させる工程とが繰り返される。

蓄冷器３に圧入されたヘリウムガスは、膨張ピ
ストンのシリンダ下部で第１回目の膨張を行つた
後、膨張ピストン内に入り第２回目の膨張が行わ
れる。

そして、これらの膨張に伴うヘリウムガスの気
化熱により冷却ヘツド８が極低温、例えば、77K
になり、赤外線検出素子９は極低温に冷却され
る。

ところで、前述のようにスターリングサイクル
冷凍装置２５の圧縮ピストン１７や膨張ピストン
等が作動すると振動が発生し、その振動はキヤツ
プ１ａにも伝達される。

しかし、このキヤツプ１ａの振動は、フレキシ
ブルオプテイカルガイド１３により吸収されるの
で、影像部１４には伝達されない。

そのため、影像部１４は、振動せず静止状態を
維持する。

このような静止状態において測定が行われるの
で、被測定対象物２９の発する赤外線だけが干渉
ガラス１６、集光レンズ１５を介してフレキシブ
ルオプテイカルガイド１３の先端部１３ｂに入力
しその後端部１３ａから出力する。

そのため、赤外線検出素子９には、赤外線成分
だけが入力し、雑音成分（ノイズ成分）が入力す
ることはない。

なお、赤外線検出素子９の出力は、前置増幅器
２１で増幅された後Ａ／Ｄ変換器３０で信号変換
されコンピータ３１により認識される。

考案の効果この考案は、以上のように、スターリングサイ
クル冷凍装置から分離して影像部を設け、該赤外
線検出素子と影像部とをフレキシブルオプテイカ
ルガイドを介して接続したので、該冷凍装置から
発生する振動はフレキシブルオプテイカルガイド
により吸収され、影像部に伝達されない。

従つて、前記冷凍装置から分離されている影像
部は、振動の無い静止状態で被測定対象物を測定
するので、従来例と異なり影像部において振動成
分が発生することが無い。

それ故、赤外線検出素子には、赤外線成分のみ
が入力するので正確な測定をすることが出来る。
また、赤外線検出素子と対向する真空室の壁部に
窓を設け、該壁部の外側に真空シール部を形成し
て前記窓を覆い、フレキシブルオプテイカルガイ
ドの他端を前記真空シール部に接続したので、窓
の両側が真空状態となる。

そのため、破損しやすい材料で形成されている
窓を薄くしても差圧による破損事故が発生しない
ので、該窓を薄くして赤外線の透過率を良くする
ことができる。

また、影像部からの赤外線は順次、前記ガイ
ド、真空シール部、窓、真空室を通り空気と接触
することなく赤外線検出素子に到達する。

そのため、該赤外線は空気により乱反射される
ことなく赤外線検出素子に全て到達するので、検
出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の実施例を示す一部断面正
面図、第２図は第１図の要部拡大図である。３……蓄冷器、９……赤外線検出素子、１３…
…フレキシブルオプテイカルガイド、２５……ス
ターリングサイクル冷凍装置。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

スターリングサイクル冷凍装置の真空室内に蓄
冷器を設け、該蓄冷器の冷却ヘツドに赤外線検出
素子を設け、該赤外線検出素子と対向する前記真
空室の壁部に窓を設け、該壁部の外側に真空シー
ル部を形成して前記窓を覆い、前記冷却装置から
分離して影像部を設け、フレキシブルオプテイカ
ルガイドの一端を該影像部に接続し、他端を前記
真空シール部に接続したことを特徴とする影像
部・検出素子分離型赤外線検出素子冷却装置。