JPH04369439A - 黒体 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は赤外線検知装置の校正用
黒体に関する。

【０００２】図１９に本発明の校正用黒体が適用された
赤外線検知装置１を示す。

【０００３】２は赤外線検知器であり、被写体３からの
放射された赤外線４を検知する。

【０００４】赤外線検知器２よりの出力は、演算部５に
おいて演算され、被写体３の温度を示す信号とされ、表
示部６に、被写体３の温度を示す画像が表示される。

【０００５】１０は赤外線検知器２を校正するための校
正用黒体であり、赤外線検知装置１内に組込まれている
。

【０００６】１１はヒータであり、校正時に、上記の校
正用黒体１０を所定の温度に加熱する。

【０００７】定期的に行われる校正は、ヒータ１１によ
って校正用黒体１０を所定の温度に加熱し、このときに
校正用黒体１０より放射される赤外線１２を赤外線検知
器２に入射させ、赤外線検知器２の出力を今まで記憶し
ていたものに代えて記憶し直すことにより行われる。

【０００８】この校正用黒体１０は、第１には、被写体
３の温度を精度良く表示するために、放射率が理想的に
は「１」であることが望ましい。

【０００９】第２には、赤外線検知装置１が航空機又は
人工衛星等に搭載される関係から、校正用黒体１０は軽
量であることが望ましい。

【００１０】ここで、上記の黒体１０の放射率について
説明する。

【００１１】黒体１０に対する赤外線と入射赤外線との
比が小さい程、吸収率が大きい。

【００１２】キルヒホフの法則より、吸収率が大きい程
、放射率が大きいという関係がある。

【００１３】そこで、以後は、説明の便宜上、吸収率に
ついて説明する。

【００１４】黒体１０の実効放射率εは、

【００１５】

【数１】

【００１６】により表わされる。

【００１７】こゝで、ε０　は、黒体１０の表面の固有
反射率である。

【００１８】Ｒｎ　は、赤外線が入射してから戻るまで
に、ｎ回反射を繰り返す割合で、

【００１９】

【数２】

【００２０】ε０　が略１の場合は、数回の反射でも、
実効反射率は非常に大となる。

【００２１】

【従来の技術】図２０は、従来の校正用黒体２０である
。この校正用黒体２０は、母材であるアルミニウム製の
円板をバイトを使用して切削加工したものであり、多数
の四角錐部２１が隣接して、表面にＸ，Ｙ軸方向に整列
している。

【００２２】また、黒色酸化処理されており、表面は、
黒色である。

【００２３】黒体２０に入射する赤外線のうち、符号２
２で示すように、黒体２０に対して垂直に入射する赤外
線が、一般的に反射回数が少ないと考えられる。

【００２４】そこで、以後は、黒体２０に対して垂直に
入射する赤外線２２について考えてみる。

【００２５】図２１に示すように、四角錐部２１の斜面
２１ａに入射した赤外線２２−１は、最小でも■〜■の
三回反射した黒体２０より戻る。円で囲んだ数値は反射
回数を示す。

【００２６】また、黒体２０のうち、隣接する四角錐部
２１の間の部分、即ちＸ字状の底の部分は、バイトを使
用して切削している関係上、完全な鋭角とはなっておら
ず、図２１に拡大して示すように、丸みを帯びた滑らか
な凹面２３となっている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】このため、符号２２で
示すように、凹面２３に直接入射した赤外線は，この凹
面２３でただ一回反射しただけで、符号２６で示すよう
に校正用黒体２０より戻ってしまう。

【００２８】このように、従来の黒体２０は、全面のう
ち、隣り合う四角錐部２１の間の部分が吸収率が低く、
校正用黒体２０はその分放射率が低くなる。

【００２９】本発明は放射率の向上を図った校正用黒体
の提供することを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、表面
を、多数の角錐部が隣接して配された形状としてなる黒
体において、隣接する角錐部の間に、深さ寸法が幅寸法
の数倍である溝を設けた校正としたものである。

【００３１】請求項２の発明は、表面に、多角形の多数
の穴を形成する格子部を有し、且つ、各穴の底部を、角
錐部としてなる構成としたものである。

【００３２】請求項３の発明は、表面に、多角形の多数
の穴を形成する格子部を有し、且つ、各穴の底部を粗面
としてなる構成としたものである。

【００３３】請求項４の発明は、表面に、多角形状の多
数の穴を形成する格子部を有し、且つ、各穴の底部を、
角錐状凹部としてなる構成としたものである。

【００３４】請求項５の発明は、表面に、多角形状の多
数の穴を形成する格子部を有し、且つ、各穴の底部を、
角錐状凹部とすると共に、該角錐状凹部の中央に、深さ
寸法が径方向の数倍である孔を設けた構成としたしたも
のである。

【００３５】請求項６の発明は、請求項５において、孔
の底部を粗面としたものである。

【００３６】請求項７の発明は、請求項２乃至５の格子
部を、端面に屋根形部を有する構成としたものである。

【００３７】請求項８の発明は、請求項２乃至５の格子
部を、厚さが全体に亘って等しい壁体によって形成され
た構成としたものである。

【００３８】

【作用】請求項１の溝は、隣接する角錐部の間に入射す
る赤外線の反射回数を増やすように作用する。

【００３９】請求項２乃至５の格子部の穴は、その内壁
面が赤外線の反射回数を増やすように作用する。

【００４０】請求項２の角錐部は、穴の内壁面と協働し
て、赤外線の反射回数を増やすように作用する。請求項
３の粗面は、穴の底部に到った赤外線を乱反射させるよ
うに作用する。請求項４の角錐状凹部は、赤外線を穴の
内壁面に向くように反射させるように作用する。

【００４１】請求項５の孔は、穴の中心に入射する赤外
線の反射回数を増やように作用する。請求項６の粗面は
、孔の底部に到った赤外線を乱反射させるように作用す
る。請求項７の屋根形部は，格子部の端面に入射した赤
外線を穴内に向くように反射させるように作用する。

【００４２】請求項８の厚さが全体に亘って等しい壁体
は、黒体を軽量とするように作用する。

【００４３】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の黒体３０を示す
。図中２０及び図２１に示す構成部分と対応する部分に
は同一符号を付す。

【００４４】この黒体３０は、隣り合う四角錐部２１の
間の位置、即ち、上記従来例における凹面２３の部位に
、溝３１を有する構造である。溝３１は、黒体３０の上
面からみると、Ｘ，Ｙ方向に格子状に形成してある。 また溝３１は、図２に拡大して示すように幅寸法ａが０
．１〜０．２ｍｍであり、深さ寸法ｂは０．５〜１．０
ｍｍであり、幅寸法ａの約５倍である。

【００４５】四角錐部２１の表面は勿論、溝３１の内面
にも黒化処理が施されている。

【００４６】次に、上記校正用黒体３０に対して垂直に
入射する赤外線の反射状況について説明する。

【００４７】四角錐部２１の斜面２１ａに入射した赤外
線２２−１は、図２に示すように、従来と同様に、三回
反射する。

【００４８】隣り合う四角錐部２１の間に入射した赤外
線２２−２は、図３に示すように、溝３１内に入り込む
。

【００４９】こゝで、溝３１が幅狭であり、しかも深い
ため、赤外線２２−２は、溝３１の底面３１ａに到る前
に、一方の側面３１ｂで反射し、次いで底面３１ａで反
射し、更には別の側面３１ｃで反射し、この後、溝３１
より抜け出して黒体３０より戻る。

【００５０】即ち、赤外線２２−２は三回反射し、反射
回数は、従来の場合より二回多い。

【００５１】従って、上記の校正用黒体３０は、隣接す
る四角錐部２１の間の部分についての放射率が改善され
、従来のものに比べて、高い放射率を有する。

【００５２】なお、黒体は、三角錐部が隣接して整列し
、隣り合う三角錐部の間に、溝を形成した構造としても
よい。

【００５３】図４乃至図６は、本発明の第２実施例の黒
体４０を示す。

【００５４】４１は、四角形の格子部であり、壁体４２
がＸ，Ｙ方向に延在した構成であり、黒体４０の表面に
形成してある。

【００５５】壁体４２の厚さｔは約０．３ｍｍであり、
全体に亘って等しい。

【００５６】隣り合う壁体４２の間の寸法ｃは５ｍｍで
ある。壁体４２の高さ寸法ｄは２５〜３０ｍｍであり、
上記寸法ｃの約５倍である。

【００５７】この格子部４１によって、断面が一辺の長
さが５ｍｍの正方形であり、深さが上記一辺の長さの５
〜６倍と深い角柱状の穴４３が多数個隣接して並んで配
列した構成となっている。

【００５８】各穴４３の底面には、四角錐部４４を有す
る。

【００５９】また、格子部４２の上面、即ち壁体４２の
上端は、断面三角形状の屋根形部４４としてあり、Ｘ−
Ｙ面と平行な面は有しない。

【００６０】また、黒体４０は全体が黒化処理されてい
る。

【００６１】また、上記黒体４０は、アルミニウム製の
母材を放電加工して製造される。

【００６２】次に、上記構造の黒体４０の放射率につい
て説明する。

【００６３】図７中、黒体４０に斜め入射した赤外線２
２−３は、穴４３内に入り、穴４３の内壁面４３ａで複
数個反射を繰り返して底部に向かい、底部に到ると、四
角錐部４４の斜面４４ａと穴４３の内壁面４３ａとの間
で反射を繰り返し、この後上方に向かい、穴４３の内壁
面４３ａで複数回反射した後、上方に抜ける。

【００６４】黒体４０に垂直に入射した赤外線２２−４
は、図７に示すように、穴４３の内壁面４３ａでは反射
することなく穴４３の底部に到り、四角錐部４４の斜面
４４で反射され、穴４３の底部近傍の内壁面４３ａに向
う。内壁面４３ａと斜面４４ａとの間で複数回反射を繰
り返して底部に向かう。この後、上方に向かい、途中内
壁面４３ａで反射して、上方に抜ける。

【００６５】格子部４１の上端面に入射した赤外線２２
−５は、同じく図７に示すように、屋根形部４５の斜面
４５ａで反射して穴４３内に入り込む。その後、穴４３
の内壁面４３ａ，四角錐部４４の斜面４４ａで複数回反
射した後、上方に抜ける。

【００６６】上記より分かるように、赤外線の反射回数
は多く、黒体４０は、前記第１実施例の黒体４０に比べ
て高い放射率を有する。

【００６７】次に、上記構造の黒体４０の重量について
説明する。

【００６８】格子部４１の壁体４２の厚さｔは、厚さ方
向上同一である。

【００６９】このため、壁体４２の厚さを基部側を厚く
した構造に比べて、校正用黒体４０は軽量である。

【００７０】図８及び図９は、本発明の第３実施例の黒
体５０を示す。各図中、図４及び図６に示す構成部分と
対応する部分には、同一符号を付す。５１は穴４３の平
らな底部であり、その表面は粗面５２となっている。

【００７１】黒体４０に垂直に入射した赤外線２２−６
は、図９に示すように穴４３の底部５１に、到り、こゝ
で乱反射し、内壁面４３ａで複数回反射して、上方に抜
ける。

【００７２】図１０乃至図１２は、本発明の第４実施例
の黒体６０を示す。

【００７３】各図中、図４乃至図６に示す構成部分と対
応する部分については同一符号を付す。

【００７４】６１は四角錐状凹部であり、穴４３の底部
を構成している。

【００７５】校正用黒体６０に垂直に入射した赤外線２
２−７は、図１２に示すように、穴４３の底部に到り、
四角錐状で凹部６１の斜面６１ａで複数回反射し、その
後内壁面４３ａで複数回反射して、上方に抜け出る。

【００７６】図１３及び図１４は、本発明の第５実施例
の校正用黒体７０を示す。

【００７７】各図中、図１０乃至図１２に示す構成部分
と対応する部分には同一符号を付す。

【００７８】７１は小さい孔であり、径ｅが約０．３ｍ
ｍ、深さｆが約１．０ｍｍの大きさであり、四角錐状凹
部６１の中央に形成してある。

【００７９】黒体７０に垂直に且つ穴４３の中心に入射
した赤外線２２−８は、図１４に示すように、小孔７１
の周壁面７１ａ及び底面７１ｂで複数回反射し、小孔７
１より抜け出し、穴４３の内壁面４３ａで複数回反射し
て、穴４３より抜け出る。図１５及び図１６は、本発明
の第６実施例の黒体８０を示す。

【００８０】各図中、図１３及び図１４に示す構成部分
と対応する部分には同一符号を付す。

【００８１】小孔７１の底部７１ｃは粗面７１ｄとして
ある。

【００８２】黒体８０に垂直に且つ穴４３の中心に入射
した赤外線２２−９は、図１６　　に示すように、小孔
７１の周壁面７１ａで反射し、底部７１ｃの粗面７１ｄ
で乱反射し、周壁面７１ａで反射して小孔７１より抜け
出し、穴４３の内壁面４３ａで複数回反射して穴４３よ
り抜け出る。

【００８３】図１７は本発明の第７実施例の黒体９０を
示す。

【００８４】格子部９１は、三角柱状の穴９２を形成す
る構造としてある。

【００８５】各穴９２の底部には、三角錐部又は三角錐
状凹部等が形成してある。

【００８６】図１８は本発明の第８実施例の黒体１００
を示す。

【００８７】格子部１０１は、六角柱状の穴１０２を形
成する構造である。

【００８８】各穴１０２の底部には、六角錐部又は六角
錐状凹部等が形成してある。

【００８９】

【発明の効果】以上説明した様に、請求項１の発明によ
れば、従来のものに比べて、放射率の向上を図ることが
出来る。

【００９０】請求項２の発明によれば、請求項１のもの
に比べて、放射率の向上を図ることが出来る。

【００９１】請求項３の発明によれば、請求項１のもの
に比べて、放射率の向上を図ることが出来る。

【００９２】請求項４の発明によれば、請求項１のもの
に比べて、放射率の向上を図ることが出来る。

【００９３】請求項５の発明によれば、請求項４のもの
に比べて、放射率の向上を図ることが出来る。

【００９４】請求項６の発明によれば、請求項５のもの
に比べて、放射率の向上を図ることが出来る。

【００９５】請求項７の発明によれば、格子部の端面に
ついても放射率の向上を図ることが出来る。

【００９６】請求項８の発明によれば、軽量化を図るこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による黒体の斜視図である
。

【図２】図１中、ＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図である
。

【図３】図１及び図２中、溝内における赤外線の反射の
状態を示す図である。

【図４】本発明の第２実施例になる黒体の斜視図である
。

【図５】図４の黒体の一部の平面図である。

【図６】図４中ＶＩ−ＶＩ線に沿う拡大断面図である。

【図７】赤外線の反射の状態を示す図である。

【図８】本発明の第３実施例になる黒体の斜視図である
。

【図９】図８中ＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

【図１０】本発明の第４実施例になる黒体の斜視図であ
る。

【図１１】図１０の黒体の一部平面図である。

【図１２】図１０中、ＸＩＩ　−ＸＩＩ　線に沿う断面
図である。

【図１３】本発明の第５実施例になる校正用黒体の一部
の平面図である。

【図１４】図１３中、ＸＩＩ　−ＸＩＩ　線に沿拡大断
面図である。

【図１５】本発明の第６実施例になる黒体の一部の平面
図である。

【図１６】図１５中、ＸＶＩ　−ＸＶＩ　線に沿う拡大
断面図である。

【図１７】本発明の第７実施例になる黒体の斜視図であ
る。

【図１８】本発明の第８実施例になる黒体の斜視図であ
る。

【図１９】校正用黒体を備えた赤外線検知装置のブロッ
ク構成図である。

【図２０】従来の１例の黒体の斜視図である。

【図２１】図２０中、ＸＸＩ　−ＸＸＩ　線に沿う拡大
断面図である。

【符号の説明】

２１　　四角錐部 ２２−１〜２２−８　　赤外線 ３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００　
　黒体 ４１，９１，１０１　　格子部 ４２　　壁体 ４３　　角柱状の穴 ４３ａ　　内壁面 ４４　　四角錐部 ４４ａ　　斜面 ４５　　屋根形部 ５１　　底部 ５２　　粗面 ６１　　四角錐状凹部 ６１ａ　　斜面 ７１　　小孔 ７１ａ　　周壁面 ７１ｂ　　底面 ７１ｃ　　底部 ７１ｄ　　粗面 ９２　　三角柱状の穴 １０２　　六角柱状の穴

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表面を、多数の角錐部（２１）が隣接
   して配された形状としてなる黒体において、隣接する角
   錐部の間に、深さ寸法が幅寸法の数倍である溝（３１）
   を設けた構成としたことを特徴とする黒体。
2. 【請求項２】　　表面に、多角形の多数の穴（４３）を
   形成する格子部（４１）を有し、且つ、各穴の底部を、
   角錐部（４４）としてなる構成としたことを特徴とする
   黒体。
3. 【請求項３】　　表面に、多角形の多数の穴（４３）を
   形成する格子部（４１）を有し、且つ、各穴の底部（５
   １）を粗面（５２）としてなる構成としたことを特徴と
   する黒体。
4. 【請求項４】　　表面に、多角形状の多数の穴（４３）
   を形成する格子部（４１）を有し、且つ、各穴の底部を
   、角錐状凹部（６１）としてなる構成としたことを特徴
   とする黒体。
5. 【請求項５】　　表面に、多角形状の多数の穴（４３）
   を形成する格子部（４３）を有し、且つ、各穴の底部を
   、角錐状凹部（６１）とすると共に、該角錐状凹部（６
   １）の中央に、深さ寸法が径方向の数倍である孔（７１
   ）を設けた構成としたことを特徴とする黒体。
6. 【請求項６】　　請求項５において、孔（７１）の底部
   （７１ｃ）を粗面（７１ｄ）としたことを特徴とする黒
   体。
7. 【請求項７】　　請求項２乃至５の格子部（４１）は、
   端面に屋根形部（４５）を有する構成としたことを特徴
   とする黒体。
8. 【請求項８】　　請求項２乃至５の格子部は、厚さが全
   体に亘って等しい壁体（４２）によって形成された構成
   としたことを特徴とする校正用黒体。