一種紅外焦平面探測(cè)器組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種紅外焦平面探測(cè)器組件。
【背景技術(shù)】
[0002]本專利的應(yīng)用領(lǐng)域主要為航天用紅外成像系統(tǒng)以及無(wú)人機(jī)、導(dǎo)彈等小型平臺(tái)搭載的紅外成像系統(tǒng)。
[0003]太空是一個(gè)高真空、約3K的低溫環(huán)境，需要探測(cè)的目標(biāo)信號(hào)十分微弱。在此情況下，紅外光學(xué)系統(tǒng)本身的背景輻射將嚴(yán)重影響紅外成像系統(tǒng)的靈敏度。為減少這一熱噪聲，發(fā)揮背景極限探測(cè)器的作用，必須把光學(xué)系統(tǒng)及其相關(guān)部件冷卻到一定程度.以有效地減少背景光子通量。同時(shí)，降低紅外光學(xué)系統(tǒng)的溫度，也可屏蔽來自系統(tǒng)外的熱干擾，進(jìn)一步提高探測(cè)精度和靈敏度。
[0004]另一方面，隨著現(xiàn)代航天技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)衛(wèi)星開始向質(zhì)量輕、體積小的小型衛(wèi)星發(fā)展，這種小型衛(wèi)星的任務(wù)單一、成本低廉、研制周期短、風(fēng)險(xiǎn)小，能快速靈活發(fā)射，已成為當(dāng)前研宄的重點(diǎn)之一。相應(yīng)的，小型衛(wèi)星對(duì)有效載荷也提出了小型化的要求。同樣，無(wú)人機(jī)、導(dǎo)彈等平臺(tái)對(duì)有效載荷的小型化也有迫切的需求。作為有效載荷的重要部分，紅外成像系統(tǒng)的小型化意義重大。紅外光學(xué)系統(tǒng)的體積和重量在整個(gè)紅外成像系統(tǒng)中占很大比例，但是紅外光的波長(zhǎng)比可見光大數(shù)倍，對(duì)于同等的地面分辨率，由于衍射限的限制，紅外成像系統(tǒng)的有效入瞳孔徑比可見光成像系統(tǒng)大數(shù)倍。因此，實(shí)現(xiàn)紅外光學(xué)系統(tǒng)的小型化是非常困難的。
[0005]與可見光光學(xué)材料相比，紅外光學(xué)材料具有很高的折射率溫度變化系數(shù)，溫度變化對(duì)紅外光學(xué)系統(tǒng)性能的影響較為嚴(yán)重，將導(dǎo)致像質(zhì)下降及離焦。要保證光學(xué)系統(tǒng)在較寬的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，必須消除溫度對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響。而在常規(guī)設(shè)計(jì)理念下，只能采用復(fù)雜的無(wú)熱化手段來加以校正和補(bǔ)償。
[0006]針對(duì)相關(guān)技術(shù)中紅外光學(xué)系統(tǒng)的低溫化、小型化和無(wú)熱化問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)相關(guān)技術(shù)中紅外光學(xué)系統(tǒng)的低溫化、小型化和無(wú)熱化問題，本發(fā)明提供了一種紅外焦平面探測(cè)器組件，用以解決上述技術(shù)問題。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種紅外焦平面探測(cè)器組件，其中，包括:成像光學(xué)部件、冷屏、杜瓦，其中，所述成像光學(xué)部件包括物鏡和冷光闌，集成在所述杜瓦內(nèi)部；所述物鏡設(shè)置在所述杜瓦的窗口，或者，所述物鏡粘接在所述冷屏上；所述冷光闌設(shè)置在所述冷屏上；其中，所述冷屏和所述杜瓦的窗座是所述成像光學(xué)部件的支撐件。
[0009]優(yōu)選地，所述杜瓦的窗口采用平板窗片；所述物鏡粘接在所述冷屏上，以保證其正確的光學(xué)位置，并通過所述冷屏的傳導(dǎo)將所述物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。
[0010]優(yōu)選地，所述物鏡包括物鏡1、物鏡2、物鏡3 ;所述杜瓦的窗口采用所述物鏡1，以擴(kuò)大光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角；所述物鏡2、所述物鏡3粘接在所述冷屏上，以保證其正確的光學(xué)位置，并通過所述冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。
[0011]優(yōu)選地，所述成像光學(xué)部件還包括低溫濾光片，粘接在所述冷屏上，以保證其正確的光學(xué)位置，并通過所述冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。
[0012]優(yōu)選地，所述紅外焦平面探測(cè)器組件還包括:紅外成像光學(xué)元件，封裝在所述杜瓦的窗座內(nèi)的真空環(huán)境中。
[0013]優(yōu)選地，所述冷光闌是孔徑光闌，以保證100%的冷光闌效率。
[0014]優(yōu)選地，所述紅外焦平面探測(cè)器組件還包括:所述紅外探測(cè)器，粘接在冷頭上，以保證其正確的光學(xué)位置。
[0015]優(yōu)選地，所述物鏡的設(shè)計(jì)與所述杜瓦的外光學(xué)系統(tǒng)相匹配設(shè)計(jì)。
[0016]本發(fā)明有益效果如下:
[0017]本發(fā)明將紅外成像光學(xué)部件集成在探測(cè)器杜瓦組件之內(nèi)，使之處于恒定的低溫環(huán)境中，光學(xué)系統(tǒng)的自身輻射得到了有效控制，對(duì)環(huán)境溫度變化的適應(yīng)能力大為提高，同時(shí)在體積、重量方面明顯優(yōu)于常規(guī)成像系統(tǒng)。
[0018]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的紅外焦平面探測(cè)器組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的紅外焦平面探測(cè)器組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中紅外光學(xué)系統(tǒng)的低溫化、小型化和無(wú)熱化問題，本發(fā)明提供了一種紅外焦平面探測(cè)器組件，以下結(jié)合附圖以及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0022]實(shí)施例一
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的紅外焦平面探測(cè)器組件的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，紅外焦平面探測(cè)器組件包括:成像光學(xué)部件、冷屏、杜瓦，其中，成像光學(xué)部件包括物鏡和冷光闌，集成在上述杜瓦內(nèi)部；物鏡設(shè)置為上述杜瓦的窗口，或者，上述物鏡粘接在上述冷屏上；冷光闌設(shè)置在上述冷屏上；其中，上述冷屏和上述杜瓦的窗座是上述成像光學(xué)部件的支撐件。
[0024]物鏡的設(shè)置位置有兩種實(shí)施方式，一種是物鏡設(shè)置在杜瓦的窗口，另一種是物鏡粘接在冷屏上。本發(fā)明分別以兩種實(shí)施例進(jìn)行介紹，實(shí)施例一以及圖1是對(duì)第一種實(shí)施方式進(jìn)行介紹。
[0025]在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，杜瓦的窗口采用平板窗片；物鏡粘接在上述冷屏上，以保證其正確的光學(xué)位置，并通過上述冷屏的傳導(dǎo)將上述物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。
[0026]優(yōu)選地，上述紅外焦平面探測(cè)器組件還包括:紅外成像光學(xué)元件，封裝在上述杜瓦的窗座內(nèi)的真空環(huán)境中。上述冷光闌是孔徑光闌，以保證100%的冷光闌效率。上述紅外焦平面探測(cè)器組件還包括:上述紅外探測(cè)器，粘接在冷頭上，以保證其正確的光學(xué)位置。上述物鏡的設(shè)計(jì)與上述杜瓦的外光學(xué)系統(tǒng)相匹配設(shè)計(jì)。
[0027]在圖1中:1.杜瓦窗片，2.杜瓦窗座，3.冷屏，4.冷光闌，5.物鏡，6.紅外焦平面探測(cè)器。紅外焦平面探測(cè)器組件的具體結(jié)構(gòu)如下:
[0028](I)杜瓦窗口采用平板窗片。
[0029](2)所有紅外成像光學(xué)元件均封裝在窗座內(nèi)的真空環(huán)境中。
[0030](3)將成像物鏡粘接在冷屏上，保證其正確的光學(xué)位置，并通過冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定的低溫。
[0031](4)冷屏上的冷光闌為系統(tǒng)的孔徑光闌，保證100%的冷光闌效率。
[0032](5)紅外探測(cè)器粘接在冷頭上，保證其正確的光學(xué)位置。
[0033](6)成像物鏡的設(shè)計(jì)可以與杜瓦外光學(xué)系統(tǒng)相匹配設(shè)計(jì)，減小邊緣光線的入射角，提高紅外焦平面探測(cè)器響應(yīng)的均勻性。
[0034]實(shí)施例二
[0035]本實(shí)施例對(duì)上述物鏡的第二種實(shí)施方式進(jìn)行介紹。圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的紅外焦平面探測(cè)器組件的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，物鏡包括物鏡1、物鏡2、物鏡3 ;杜瓦的窗口采用上述物鏡1，以擴(kuò)大光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角；物鏡2、上述物鏡3粘接在冷屏上，以保證其正確的光學(xué)位置，并通過上述冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。成像光學(xué)部件還包括低溫濾光片