(57)【要約】ウィンドウを取替えるための取外し可能な接続と、センサの内部光学系とウィンドウまたはドームの正確な整合を確実にするための整列システムと、ウィンドウから光学系ハウジングおよびセンサへの熱伝導を制限するための熱絶縁とを含んでいる光センサ用のウィンドウ取付けシステムである。取外し可能な接続は大きな光パワーを有する湾曲したドームの正確な光学的整列を維持し、さらに簡単な平坦ウィンドウで効率的である。
2006524609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光センサカバーシステムにおいて、
光センサを収納するように構成された光学系ハウジングと、
取外し可能な接続により光学系ハウジングに接続されるウィンドウとを具備しており、
前記取外し可能な接続はウィンドウと光学系ハウジングとの間に熱絶縁手段を含み、この熱絶縁手段はウィンドウから光学系ハウジングへの熱伝導を制限するための熱伝導制限システムを含んでいる光センサカバー。
【請求項２】
取外し可能な接続はウィンドウに対して加圧するＯリングシールを具備している請求項１記載の光センサカバーシステム。
【請求項３】
さらに、そこに接続されている光学系ハウジングを有する主ハウジングを具備し、前記取外し可能な接続はウィンドウに対してＯリングシールを加圧する主ハウジングに取外し可能に接続されているフランジ部材を具備し、Ｏリングシールは主ハウジングおよびウィンドウとのシールを形成している請求項２記載の光センサカバーシステム。
【請求項４】
ウィンドウは通常のドーム型の形状を有し、熱伝導制限システムは、光学系ハウジングに関してドーム型ウィンドウを整列し、ドーム型ウィンドウから光学系ハウジングへの熱伝導を制限する光学系ハウジングの内部表面に沿ってのみ光学系ハウジングに接触するドーム型ウィンドウを具備している請求項１記載の光センサカバーシステム。
【請求項５】
さらに、光学系ハウジングとウィンドウとの間に接続されているヒータアセンブリを具備し、このヒータアセンブリは光学系ハウジングから熱的に絶縁されている請求項１記載の光センサカバーシステム。
【請求項６】
さらに、ウィンドウフレームを具備し、ウィンドウはウィンドウフレームに結合され、ウィンドウフレームは取外し可能に光学系ハウジングに接続されている請求項１記載の光センサカバーシステム。
【請求項７】
さらに、光学系ハウジングのオープン領域に関してウィンドウを整列するためにウィンドウフレームと光学系ハウジングとの間に延在する整列部材を具備している請求項６記載の光センサカバーシステム。
【請求項８】
熱伝導制限システムはウィンドウと光学系ハウジングとの間に熱絶縁体を具備している請求項６記載の光センサカバーシステム。
【請求項９】
熱絶縁体はウィンドウフレーム中に位置されている請求項８記載の光センサカバーシステム。
【請求項１０】
光センサカバーシステムにおいて、
光センサを収納するように構成された光学系ハウジングと、
取外し可能な接続により光学系ハウジングに接続されるドーム型形状のウィンドウとを具備しており、
ドーム型のウィンドウは光学系ハウジングに関してドーム型ウィンドウを整列させ、ドーム型ウィンドウから光学系ハウジングへの熱伝導を制限するために、光学系ハウジングの突出表面の凹面の内部表面に沿ってのみ光学系ハウジングと接触している光センサカバーシステム。
【請求項１１】
取外し可能な接続はウィンドウに対して加圧するＯリングシールを有している請求項１０記載の光センサカバーシステム。
【請求項１２】
さらに、接続されている光学系ハウジングを有する主ハウジングを具備し、前記取外し可能な接続はウィンドウに対してＯリングシールを加圧する主ハウジングに取外し可能に接続されているフランジ部材を具備し、Ｏリングシールは主ハウジングおよびウィンドウとのシールを形成している請求項１１記載の光センサカバーシステム。
【請求項１３】
さらに、光学系ハウジングとウィンドウとの間に接続されているヒータアセンブリを具備し、このヒータアセンブリは光学系ハウジングから熱的に絶縁されている請求項１０記載の光センサカバーシステム。
【請求項１４】
ドーム型ウィンドウを光学系ハウジングに取付ける方法において、
光学系ハウジングの外部先端においてのみドーム型の内部凹面の一部分が光学系ハウジングに接触するようにドーム型ウィンドウを光学系ハウジング上に配置し、
光学系ハウジング上の予め定められた位置にドーム型ウィンドウを整列するためにＯリングシールによりドーム型ウィンドウに力を与えるステップを含んでおり、
光学系ハウジングの外部先端とドーム型ウィンドウとの間の接触領域はドーム型ウィンドウから光学系ハウジングへの熱伝導を制限するように小さく設定され、シールはドーム型ウィンドウを光学系ハウジングから取り除くために除去されることが可能である方法。
【請求項１５】
光学系ハウジングは主ハウジング中に位置され、取付けフランジは主ハウジングに取外し可能に接続され、取付けフランジはドーム型ウィンドウに対して力を与えるためにＯリングシールへ力を与える請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
Ｏリングシールはドーム型ウィンドウと主ハウジングとの間のオープン接合部でドーム型ウィンドウおよび主ハウジングとのシールを形成している請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
さらに、ドーム型ウィンドウに対して加熱アセンブリを配置し、光学系ハウジングから加熱アセンブリを熱的に絶縁するステップを含んでいる請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
ウィンドウを光学系ハウジングに取付ける方法において、
ウィンドウをウィンドウフレームに結合し、
ウィンドウフレームを取外し可能な接続で光学系ハウジングに取外し可能に接続し、その取外し可能な接続は光学系ハウジングのオープン領域に関してウィンドウを整列するためにウィンドウフレームと光学系ハウジングとの間に延在する整列部材を具備し、
ウィンドウと光学系ハウジングとの間に熱絶縁手段を設けるステップを含んでいる方法。
【請求項１９】
さらに、ヒータをウィンドウに接続し、ヒータを光学系ハウジングから熱的に絶縁するステップを含んでいる請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
ヒータは少なくとも部分的にウィンドウフレーム中に位置されている請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光センサ、特に光センサ上を覆っているウィンドウの取付けに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドーム形のウィンドウを光ハウジングに取付けるほとんどの方法は、容易に熱エネルギを伝導することのできる大型で平坦な接触表面を外部直径上またはベース平坦部上等に含んでいる。熱絶縁材料の層は熱のバリアを提供するために付加されることができるが、これらは典型的に感応性の光学的および電気的コンポーネントの間隔の設定、中心位置の設定、くさびにおける許容誤差を大幅に付加する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ドーム形ウィンドウの外部表面の保持溝は高い応力点を生成し、これらは汚れおよび湿度を引寄せて、早期の故障の原因となる可能性がある。ドームの外側の大きい接触領域は高い熱伝導率の領域であり、これはほとんどの応用で望ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１特徴によって提供される光センサカバーシステムは、光センサを収納するように構成された光学系ハウジングと、取外し可能な接続により光学系ハウジングに接続されているウィンドウとを含んでいる。取外し可能な接続はウィンドウと光学系ハウジングとの間に熱伝導路を含み、これはウィンドウから光学系ハウジングへの熱伝導を制限するための熱伝導制限システムを具備している。
【０００５】
本発明の別の特徴によって提供される光センサカバーシステムは、光センサを収納するように構成された光学系ハウジングと、取外し可能な接続により光学系ハウジングに接続されているドーム型のウィンドウとを含んでいる。ドーム型ウィンドウは光学系ハウジングに関してドーム型ウィンドウを整列させ、ドーム型ウィンドウから光学系ハウジングへの熱伝導を制限するため、光学系ハウジングの突出表面の凹面の内部表面に沿ってのみ光学系ハウジングに接触している。
【０００６】
本発明の１方法によって提供されるドーム型ウィンドウを光学系ハウジングに取付ける方法は、光学系ハウジングの外部先端で光学系ハウジングに接触するドーム型ウィンドウの内部凹面の一部においてのみドーム型ウィンドウを光学系ハウジング上に位置させ、光学系ハウジング上の予め定められた位置にドーム型ウィンドウを整列するためにＯリングシールによりドーム型ウィンドウに力を与えるステップを含んでいる。光学系ハウジングの外部先端とドーム型ウィンドウとの間の接触領域はドーム型ウィンドウから光学系ハウジングへの熱伝導を制限するために小さくされている。シールはドーム型ウィンドウを光学系ハウジングから取り除くために除去されることができる。
【０００７】
本発明の別の方法にしたがって提供されるウィンドウを光学系ハウジングに取付ける方法は、ウィンドウをウィンドウフレームに結合し、ウィンドウフレームを取外し可能な接続で光学系ハウジングに取外し可能に接続するステップを含み、取外し可能な接続は光学系ハウジングのオープン領域に関してウィンドウを整列させるためにウィンドウフレームと光学系ハウジングとの間に延在する整列部材を具備し、さらにこの方法は、ウィンドウと光学系ハウジングとの間に熱絶縁手段を設けるステップを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の前述の特徴およびその他の特徴を添付図面を伴って以下説明する。  
図１を参照すると、本発明の特徴を含む光学的センサシステムの部分断面図が示されている。本発明を図面に示されている例示的な実施形態を参照にして説明するが、本発明は多数の別の形態の実施形態で実施されることができることを理解すべきである。さらに、任意の適切な寸法、形状、またはタイプのエレメントまたは材料が使用されることができる。
【０００９】
システムは通常、ウィンドウ10、センサハウジング11、光学系ハウジング12、取外し可能な固定リング18を具備している。光学系ハウジング12はレンズエレメント13および14と、図示されていない他のコンポーネントを含んでいる。光学系ハウジング12はセンサハウジング11の中心開口内に取付けられ、面15および内部直径16により、または本発明に臨界的ではない他の手段により整列して保持される。弾性的な“Ｏリング”17はセンサハウジング11および光学系ハウジング12に対して加圧することによって埃および湿気に対して光学的アセンブリの内部を密封する。光学装置の取付けについてのこれらの詳細は本発明にとって臨界的ではなく、その他の設計は本発明の原理と矛盾せずに使用されることができる。
【００１０】
ウィンドウエレメント10は固定リング18、シール部材19、ファスナ20を含む取り外し可能な接続によりセンサハウジング11に取付けられている。多数のファスナ20は固定リング18の直径を中心に幾つかの個所に位置されており、ウィンドウ10を光学系ハウジング12とシール部材19に対して強固に保持している。ファスナ20はセンサハウジング11に結合し、その内部に光学系ハウジング12が取付けられている。シール部材19はフレキシブルまたは弾性のＯリングであることが好ましい。しかしながら別の実施形態では、任意の適切なタイプのシール部材が設けられることができる。固定リング18はそこにＯリングシール19を受けるように寸法および形状を定められる。フランジ18がＯリングシール19をウィンドウ10およびセンサハウジング11との両者に対して加圧するとき、埃および湿度の侵入に対して密封される。
【００１１】
図２を参照すると、前述したように、センサハウジング11に固定することによりウィンドウの固定および通常の位置付けが確保される。ウィンドウエレメント10はウィンドウの外部21と内部22とを規定する光学表面と、通例のウィンドウエッジ23とを有し、これらは通常の光学系の詳細である。ウィンドウエレメントはまた光学系ハウジング12の対応する正確な直径と結合する付加的に正確な円筒形直径24を有している。ウィンドウはまた光学系ハウジング12の対応する正確な高さの基準と類似して結合する正確な平坦な表面25を有する。これらの２つの正確な表面は、光学系ハウジング12が僅かにセンサハウジング11と整列不良であっても、光学系ハウジング12とのウィンドウエレメント10との正確な整列を確実にする。シール部材19の弾性特性はこのような小さい整列不良に適応し、ウィンドウが全体的なセンサハウジング12に取付けられることを可能にする。シール19がウィンドウ14に対して加圧されるとき、シール19は光学系ハウジング12の正確な表面24、25により設定される中心方向にウィンドウをセンタリングするためウィンドウ10に力を与える。
【００１２】
ウィンドウ10は正確な表面24と25により規定される小さい領域でのみ光学系ハウジング12と接触している。平坦なエッジ23は加熱素子26および絶縁素子27と広い範囲で接触を行う。絶縁素子27と小さい接触領域24および25はセンサハウジング11と光学系ハウジング12への熱流動を遮断する。除霜のためのドーム加熱はしたがって、低温状態で効率的であり、不所望な空気力学的加熱は高温状態ではセンサから遮断される。
【００１３】
さらに、フランジ状の固定リング18とファスナ20によるハウジング12へのこの取付けによって、センサハウジング11から光学系ハウジング12を解体せずにウィンドウ10の取付けが可能である。ウィンドウがセンサハウジング11に取付けられるとき、これは正確に光学的ハウジング12に取付けられる。したがってユーザによるウィンドウ10の取外しはセンサの解体またはウィンドウの整列不良の危険性なしに行われることができる。
【００１４】
本発明の商用の応用は、正確な位置付けおよび／または整列を維持しながら、１つのコンポーネントから別のコンポーネントへ非常に低い熱伝導率を必要とするかそれが好ましい任意の応用を含んでいる。ドーム取付け方法は広角度の、赤外線航空機搭載光学システムの一部を形成することができる。全体的に参考文献とされる2001年に出願された米国特許出願第60/340,162号明細書（発明の名称“Submicron Tolerance Lens Design Method”）に記載されているような幾つかの特許出願では、ドームは正確に位置されなければならない。この正確性の実現に加えて、本発明のドーム取付け方法はまた、ハウジングへの熱伝導負荷を最小にする。光学表面の単なる熱放射を生じる他の波長を反射しながら、所望の波長を透過するための内部表面上の特別な被覆を使用するなど、放射された熱の転送を解決するための適切な手段も設けられることができる。
【００１５】
本発明により、ドーム型ウィンドウは光学系が取除かれる危険性なく、航空機上で交換されることができる。三角形の空洞中のＯリングにより、完全な密封がドームと光学系ハウジングとセンサハウジングとの間で達成される。取付けアセンブリの取付け螺子を緩めることによって、ドームを有する光学系アセンブリの移動を可能にする。これはＯリングが除去されるようにＯリングの張力を解除する。これはドームが除去され、交換され、新しい密封Ｏリングが設けられることを可能にする。
【００１６】
ドームの位置はレンズセルアセンブリの一部分である単一の表面24、25により制御され、許容誤差が与えられる。ドームと光学系ハウジングの接触領域が小さいため、この境界面を横切る熱伝導率は非常に低く、したがってドーム摩擦加熱中にイメージ品質に対して有効である。
【００１７】
このドーム取付け方法は、ドームから光ハウジングまたはコンポーネントへ熱を伝導または吸収することを容易にする媒体による接触領域を最小にする。大きい接触領域は絶縁性のＯリング密封および、他の光学系から熱絶縁されたヒータアセンブリと結合する。ドームは通常、正確な中心許容誤差を必要とするので、ドームおよび光学系ハウジングのおおよその結合パイロット直径は最小の接触と熱伝導となるように設計されている。支持および制御境界領域が外周近くの内部ドーム表面上にあるように設計することにより、ドームの外部表面は溝に溜まった任意の汚れまたは表面の残留空洞の凍結した湿度をクリアする。ドームを密封して保持するために外部表面のＯリングにより発生される圧力もまたドームを正確に位置付けさせ、許容誤差を内部取付け境界表面により制御させる。この構造はドーム型表面に非常に低い歪み応力を発生し、したがってドームは破損の衝撃に耐えられやすくなり、そうでなければ、高い応力を加えられたドームは破壊される。空気力学的摩擦により発生されたほとんどの熱はドーム内に含まれるが、非常に低い取付け歪み応力のために、ドームにはほとんどまたは全く光学的歪みがない。
【００１８】
環境から多数の表面を密封しながら、平衡され、制御された推力ベクトル力を発生するためのＯリングの使用は特有である。ドームの除氷のためのヒータを使用して、ヒータを直接的に大きい平坦なドーム表面に取付けるが、熱が光学系またはハウジングに伝導されないようにこれを取付けることも特有である。正確で、許容誤差が制御された取付け境界面をＯリング圧力と反対にドームの内部表面に置くことにより、および光学系ハウジングの接触面積を最小にすることにより、非常に限定された熱伝導路を生成する。ドームまたは除氷ヒータ上の高速度の気流は非常に高温のドーム表面を発生できるが、光学系または光学系ハウジング中への熱伝導に対しては非常に小さい通路しか存在しない。ほぼ全ての導通する熱伝導がドームとの十分で密接に接触する光学系ハウジング表面のみで行われなければならない。その表面は光学軸に垂直であり、ドーム応力の集中を非常に低く維持するのに十分な広さである。近接する放射パイロット直径は全ての制御許容度が一方方向であるならば、これらの表面が過剰な圧力なしに接触するのみであるような寸法にされる。
【００１９】
ドームまたはウィンドウから光学系または光学系取付けハウジングへの熱の伝導は特に高速度の航空機に取付けられた光学系システムでは困難な問題である。光学系ドーム上の高速度の気流は大量の熱を発生し、その一部は幾つかの光学系素子に伝導される。吸収された過渡的な熱は１または複数のレンズと光学系ハウジングの局部化された歪みを生じさせ焦点をずらせる。
【００２０】
しばしば遭遇する別の問題は、次の光学素子に関するドームの許容可能な偏心および間隔の許容度が光学的規定で許容可能とされるよりも大きいことである。ほとんどの応用はドームが航空機の外部から取外し可能であることを必要とするので、許容誤差の積み重ねは多数の影響を有する。その影響は通常、（１）ドーム外側のパイロット直径と航空機のドーム取付け表面と、（２）動作温度範囲にわたって材料が異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）であることを可能にする付加的な半径隙間と、（３）航空機のドーム取付け対光学系アセンブリの取付けディメンションと、（４）レンズの取付けハウジングに対する光学系アセンブリの取付けと、（５）ポット直径および表面に対するレンズ取付けと、（６）レンズのポット位置的許容誤差と、（７）真のレンズの光学的中心線および取付け表面に対するレンズの外部直径である。
【００２１】
このドーム取付け方法は、許容誤差の要因数を大きく減少しながら、ドームと光学系ハウジングとの間の熱伝導接触面積を最小にする。レンズ取付け表面許容誤差に対するドーム取付け表面は通常のハウジングの１次元により制御される。同様に、ドーム（内部表面）パイロット直径の中心をレンズパイロット直径の許容度へセンタリングすることは通常のハウジングの１次元により制御される。
【００２２】
図面に示されているように、ドームの境界面を内部半径表面に移動することにより、共通のハウジングはドーム10と第１のレンズ13の両者を取付けるために使用されることができる。したがって、１次元でセンタリングを制御し、１次元で間隔を制御する。ドームとのＣＴＥ差を最小にするハウジングの材料を選択することによって、広い温度域中に材料の寸法の変化を可能にするために非常に小さい付加的なクリアランスしか必要とされない。所定の適切なディメンションでは、ドームは図面で示されている付加された解凍ヒータ素子を除いて何等他の熱伝導性の表面に接触しない。ヒータはドームと優れた熱接触を行いながら、ヒータは全ての他の光学素子およびハウジングから熱的に絶縁される。
【００２３】
この設計はドームと他の光学系との正確な整列を維持しながら、ドームから光学システムの他の素子への熱伝導を減少させる。これはイメージの焦点を劣化する可能性のある光学系の熱歪みを最小にし、さらにドームの除霜または除氷のためのドームヒータの組込みを可能にする。しかしながら、センサおよびレンズからドームを熱的に隔離することは別の重要な利点を有する。
【００２４】
ドームを通してセンサハウジングに流れる熱がドームの温度勾配の主要なソースであるので、熱伝導の減少はドームの熱放射のパターンに敏感な赤外線センサの不所望なイメージパターンを減少させる。センサへの熱流の遮断はまたセンサの温度上昇を減少する。これは赤外線センサの性能と、赤外線および他のタイプのセンサの信頼性に対して重要である。幾つかのセンサにおける異常なコンパクトさおよび広い角度の光カバー範囲はドームの熱勾配および熱結合に対して特に敏感にする。さらに、第１の実施形態の方法はドームを非常に正確に位置させるが、多くのシステムは他の整列手段から生じる適度の位置付けエラーを許容でき、したがってこのような方式は完全性のために含まれるべきである。別の許容可能な方法はドームを共通のセンサハウジングに別々に整列させる。
【００２５】
本発明は単に赤外線センサに対してではなく、任意の装置に対して一般的に適用することができる。この設計の概念は過酷な空気力学的加熱を受ける赤外線プロダクトに適用できる。これは困難な要求を満たし、通常の問題に対して有意義な解決策である。本発明で主張される利点は熱力学的および光学システムの特有の組合わせられた知識を表している。
【００２６】
この概念は必要とされる高速度ダッシュ状態の過酷な空気力学的加熱で動作しているセンサに対して重要である。このような状態は航空機の赤外線ミサイル監視システムおよび、恐らくそれと競合する紫外線および可視システムに対しても全く共通に適用する。センサドームを横切る温度勾配の阻止もイメージの非均一性、潜在的に深刻な問題を避けるために重要である。
【００２７】
第１の実施形態は、ドーム素子の非常に正確な位置整合と共に熱隔離を実現し、熱的−機械的問題を解決している。しかしながら、大きな赤外線システムの利点も存在し、これは非常に正確なドームの位置の整合の有無に関係なく、センサに対してさらに広く適用される。入口瞳孔がウィンドウエレメントに一致する赤外線センサは、特に光学的視野が非常に広いならば、不所望なイメージの非均一性がドームまたはウィンドウ温度の非均一性により生じる問題を有している。また、コンパクトなセンサは、それらの熱慣性が小さく、コンポーネントの位置付けが限定され、それらのドームまたは外部ウィンドウが空気流に露出されている外部センサの面の大きい面積であるために、異常に空気力学的加熱に敏感である。
【００２８】
赤外線センサは通常、非常にコンパクトではなく、したがってそれらの比較的小さい露出領域によりそのユニットへ結合される熱は少なく、それらのより高い熱慣性が温度上昇を遅くすることによってこの問題を克服し、典型的に限定された短期間における高速度のダッシュ中の過剰なセンサ加熱を防止する。さらに内部の寸法はハウジングから、感応性のあるコンポーネントへの熱パスが最小にされるのに十分な大きさである。同様に、従来の赤外線探査装置は短い飛行時間を有し、ドームを熱的に長いミサイル本体に結合し、これは相当の質量を有し、内部コンポーネントから絶縁されている。さらに赤外線センサと探査装置は（直接的にまたは再イメージにより位置付けられる）外部ウィンドウ近くに入口瞳孔を有する写真電送光学系を使用しているが、これはセンサを熱いウィンドウ放出パターンに対して不感性にする。
【００２９】
図３を参照すると、別の設計では取付けフレーム62に結合される浅いドームまたは平坦なウィンドウ60が使用される。このフレーム62は整列ピン66を通してセンサ本体64に位置が整合され、螺子またはボルト68によりその位置に保持され、これを現場で交換可能にする。整列はピン66の位置整合により確認され、取付けはボルト68により固定される。このフレーム62とセンサ本体64との間で、絶縁材料70のシートがドームまたはウィンドウ60をセンサハウジング64から熱隔離する。代わりに、図４で見られるように、ウィンドウフレーム62’自体がフレームに結合されている絶縁構造70’を含んでいてもよい。
【００３０】
これらの設計は平坦なウィンドウで示されているが、湾曲したドームの取付けにも同等に適用できることに注意すべきである。平坦な前面を有するセンサについて示したが、これらの設計は真っ直ぐな側面を有するミサイルの取付けにも同様に適用できる。図５および６は熱絶縁された取付けの詳細を反復せずに、これらの基本的な概念の変形を示している。ドーム14は熱絶縁フレーム76により図５で示されているセンサ72に取付けられている。ドーム14は熱絶縁フレーム78により図６に示されているミサイル74に取付けられている。センサハウジングは図５に示されているセンサの外部表面または図６に示されているミサイルと平行であり、平滑な外部表面を与えている。センサ72のこの外部表面は平坦な正面（図５）であり、ミサイル74の外部表面は円筒形の外部本体（図６）である。したがって、詳細な断面図では、このミサイル取付けのためのフレームはセンサ取付けに対する図３および４に示されているフレームに関して９０度回転されている。
【００３１】
除霜は分離された加熱素子によって行われることができる。図１および２に示されている実施形態では、ヒータ26はウィンドウエッジ（またはドームの縁部）に接触し、熱絶縁体27の上部に位置され、それによって熱はドームに流れ、センサには流れない。加熱はまた図７および８に示されているように、ヒータをウィンドウ取付け部に埋め込むことによっても行われることができる。この場合、取付け部はセンサに接触する取り付け表面からの熱を阻止するための剛性の熱絶縁体52を含むことができる。図７に示されている実施形態はヒータ50が接触している平坦なウィンドウ60を有している。熱絶縁体52はフレーム64からヒータ50を絶縁するために設けられている。図８に示されている実施形態はヒータ50が接触しているドームウィンドウ10を有している。熱絶縁体52はヒータ50をフレーム51から絶縁するために設けられる。
【００３２】
別の実施形態では、全体的な取付け部はそれぞれ図９および１０に示されているように熱絶縁されることができる。図９に示されている実施形態はヒータ80とフレーム82に取付けられている平坦なウィンドウ60を有している。ヒータおよびフレームは熱絶縁体70により取付けフレーム64に取付けられる。図１０に示されている実施形態はヒータおよびフレームアセンブリ82に取付けられているドームウィンドウ10を有する。ヒータおよびフレームアセンブリ82は熱絶縁体70により取付けフレーム51から絶縁されている。
【００３３】
図１１および１２に示されているように、加熱はまたウィンドウまたはドームにより直接的な電気的導通を介して行われることもできる。この場合、熱絶縁体は電気絶縁体として二重に機能し、加熱電流はウィンドウの別の側面に適切に配置された電気接触部を通して与えられる。図１１に示されている実施形態は電気接触部84と直接接触している平坦なウィンドウ60を有している。電気絶縁体70は接触部84とフレーム64との間に設けられている。図１２に示されている実施形態は電気接触部84に直接接触されているドームウィンドウ10を有する。スペーサ86は光学系ハウジングから接触部84を絶縁するために設けられている。接触部はフレームのスプレーまたは電気鍍金によって、ワイヤがはんだ付けされることのできるインターフェースを与えることによって形成されることができる。或いはフレームのスプレーおよび鍍金の代わりに、銅のホイルが導電性接着剤によって結合されることができる。
【００３４】
センサ用に組立てられた第１の試験ウィンドウは図１３に示されているように、導電性のシリコンウィンドウを有している。図１４は別の構造を示している。図１３に示されている実施形態では、ウィンドウは除氷および反射防止被覆92、93、94のためのドープされた単結晶のシリコンウィンドウ層90を具備している。引っかき傷防止のため、導電性のシリコン層90は高温のＩＲ透過接着剤98により、耐久性のアルミニウム酸窒化物（ＡＬＯＮ）96の結合された層で被覆された。図１４に示されている実施形態では、ウィンドウは層90と、全体的な反射被覆94と、層90に直接融着された多結晶シリコン層100と、４分の１波長のジルコニア外部被覆を備えている外部被覆102とを具備している。別の通常の実施形態では、個々のウィンドウは、対向するウィンドウエッジに物理的および電気的に結合された銅箔の導体にはんだ付けされたヒータワイヤを有している。別の実施形態では、任意の適切なタイプのウィンドウ構造が使用されることができる。
【００３５】
本発明は熱流の阻止手段を取付けるために絶縁材料をウィンドウと一体化することにより前述の全てのこれらのウィンドウ加熱の実施形態に適応する。図３乃至１２の実施形態は組立ておよび現場での交換中に正確な位置整合を維持するために剛性の熱絶縁材料を使用する。
【００３６】
あらゆる場合に、ウィンドウの熱絶縁は冷却センサへの熱流を遮断してセンサ内の温度上昇を阻止する。これはまたウィンドウが均一な温度まで上昇するので、イメージパターンを生成するウィンドウを横切る熱勾配を低下させる。
【００３７】
良好な温度の均一性、センサへの低い熱伝導、多数の解凍／除霜の選択肢の組合わせられたウィンドウ／ドーム特性が任意の赤外線装置のいずれの設計においても使用されていない。導電による除氷は熱の隔離を必要とせず、単にパワーを必要とする。ミサイル探査装置はミサイル本体へのドームの固体の取付けを使用し、これは熱慣性により内部の部品を保護する。前方監視赤外線システム（ＦＬＩＲ）は同様に比較的大きいハウジングの熱慣性を使用する。探査装置とＦＬＩＲの両者はウィンドウまたはドームの入口瞳孔に配置され、したがってウィンドウまたはドームの温度勾配からのイメージパターンを最小にする。このような従来のセンサ／探査装置はこの優れた設計を必要とせず、使用しない。
【００３８】
前述の説明は本発明の単なる例示であることが理解されるべきである。種々の代替および変形は本発明の技術的範囲を逸脱せずに、当業者により行われることができる。したがって、本発明は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲内に含まれる全てのこのような代替、変形、変化を含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の特徴を備えている光学的センサカバーシステムの部分的断面図。
【図２】図１に示されているカバーシステムの領域の部分的な拡大断面図。
【図３】図１に示されているカバーシステムの別の実施形態の断面図。
【図４】図１に示されているカバーシステムの別の代わりの実施形態の断面図。
【図５】図３に示されているカバーシステムの別の代わりの実施形態の概略図。
【図６】図３に示されているカバーシステムの別の代わりの実施形態の概略図。
【図７】ヒータをウィンドウに接続する１形態の部分図。
【図８】ヒータをドーム型ウィンドウに接続する１形態の部分図。
【図９】ヒータをウィンドウに接続する別の形態の部分図。
【図１０】ヒータをドーム型ウィンドウに接続する別の形態の部分図。
【図１１】平坦なウィンドウを加熱するための別の実施形態の部分図。
【図１２】ドーム型のウィンドウを加熱するための別の実施形態の部分図。
【図１３】本発明により使用する１つのタイプのウィンドウの部分的断面図。
【図１４】本発明により使用する別のタイプのウィンドウの部分的断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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