，粘接在上述冷屏上，以保證其正確的光學(xué)位置，并通過(guò)上述冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。
[0036]優(yōu)選地，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。冷光闌是孔徑光闌，以保證100%的冷光闌效率。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)。
[0037]在圖2中:1.物鏡1，2.杜瓦窗座，3.物鏡2，4.冷光闌，5.物鏡3，6.冷屏，7.低溫濾光片，8.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:
[0038](I)杜瓦窗口采用成像物鏡1，可擴(kuò)大光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角。
[0039](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。
[0040](3)將成像物鏡2、物鏡3粘接在冷屏上，保證其正確的光學(xué)位置，并通過(guò)冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定的低溫。
[0041](4)將低溫濾光片粘接在冷屏上，保證其正確的光學(xué)位置，并通過(guò)冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定的低溫。
[0042](5)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。
[0043](6)紅外探測(cè)器粘接在冷頭上，保證其正確的光學(xué)位置。
[0044](7)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。
[0045]本發(fā)明的目的是研制光學(xué)集成式紅外焦平面探測(cè)器組件，將成像光學(xué)部件集成在杜瓦內(nèi)部，減少光學(xué)系統(tǒng)的熱輻射，進(jìn)而降低探測(cè)器背景噪聲，提高系統(tǒng)探測(cè)能力和靈敏度。同時(shí)，使光學(xué)系統(tǒng)的工作溫度保持穩(wěn)定，并實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。
[0046]本發(fā)明主要包括以下三方面內(nèi)容:
[0047]I)低溫光學(xué)設(shè)計(jì)
[0048]針對(duì)光學(xué)部件本身輻射對(duì)探測(cè)器信噪比的影響，設(shè)計(jì)低溫光學(xué)系統(tǒng)，使其能在低溫環(huán)境下工作，以減小背景輻射，提高探測(cè)靈敏度。為滿足空間尺寸要求，將光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為短焦距、大視場(chǎng)系統(tǒng)。系統(tǒng)由物鏡、冷光闌和低溫濾光片組成，冷光闌為系統(tǒng)的孔徑光闌，保證100%的冷光闌效率，以很好地抑制背景噪聲。
[0049]2)與杜瓦集成的光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
[0050]將光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和杜瓦結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，以冷屏和窗座作為光學(xué)鏡片的支撐件，把光學(xué)元件安裝在標(biāo)準(zhǔn)紅外探測(cè)器杜瓦組件內(nèi)部。保證各光學(xué)元件間有正確的相對(duì)位置關(guān)系，并保證不改變標(biāo)準(zhǔn)杜瓦的外形尺寸。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，進(jìn)行杜瓦內(nèi)部熱設(shè)計(jì)。本發(fā)明在熱負(fù)載方面發(fā)生的變化包括:物鏡熱質(zhì)量的增加、窗口輻射面積的增加。通過(guò)在杜瓦內(nèi)部集成光學(xué)元件，減小邊緣光線的入射角，由此可降低冷屏高度，進(jìn)而減小冷屏的熱質(zhì)量和冷屏的輻射面積。將兩方面因素結(jié)合起來(lái)，通過(guò)仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證本發(fā)明的總熱耗不增加，實(shí)現(xiàn)共用原制冷機(jī)。最終，本發(fā)明的外形尺寸與標(biāo)準(zhǔn)紅外探測(cè)器組件相同，增強(qiáng)了本發(fā)明的通用性。
[0051]3)低溫光學(xué)系統(tǒng)仿真分析
[0052]在低溫狀態(tài)下工作的光學(xué)系統(tǒng)需要解決一系列問(wèn)題，這些問(wèn)題涉及材料特性變化、光學(xué)元件變形、光學(xué)系統(tǒng)整體性能變化等等。為解決以上問(wèn)題，本發(fā)明對(duì)處于低溫環(huán)境下的光學(xué)部件進(jìn)行仿真分析，首先采用有限元分析軟件計(jì)算光學(xué)系統(tǒng)在低溫下的溫度場(chǎng)、變形、位移，然后將其帶入光學(xué)分析軟件中，分析各種因素對(duì)光學(xué)系統(tǒng)性能的影響。根據(jù)仿真分析結(jié)果對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，保證鏡片溫場(chǎng)均勻、位置穩(wěn)定，最終使得整個(gè)系統(tǒng)在低溫下的成像質(zhì)量最佳。
[0053]本發(fā)明將光學(xué)系統(tǒng)集成在探測(cè)器杜瓦組件之內(nèi)，同時(shí)解決了紅外光學(xué)系統(tǒng)的低溫化、小型化和無(wú)熱化問(wèn)題。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈預(yù)警、氣象、資源遙感等星載紅外探測(cè)系統(tǒng)，并有利于在小衛(wèi)星、紅外導(dǎo)引頭、小型無(wú)人機(jī)等多種平臺(tái)上搭載，提高任務(wù)的靈活性，降低任務(wù)的成本。本發(fā)明還可用于寬視場(chǎng)紅外成像領(lǐng)域，例如光電火控系統(tǒng)、機(jī)載前視紅外和偵察系統(tǒng)、機(jī)載光電預(yù)警等領(lǐng)域。
[0054]盡管為示例目的，已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到各種改進(jìn)、增加和取代也是可能的，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不限于上述實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紅外焦平面探測(cè)器組件，其特征在于，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。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外焦平面探測(cè)器組件，其特征在于， 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(guò)所述冷屏的傳導(dǎo)將所述物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。
3.如權(quán)利要求1所述的紅外焦平面探測(cè)器組件，其特征在于，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(guò)所述冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的紅外焦平面探測(cè)器組件，其特征在于， 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(guò)所述冷屏的傳導(dǎo)將物鏡制冷到穩(wěn)定溫度。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的紅外焦平面探測(cè)器組件，其特征在于，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。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的紅外焦平面探測(cè)器組件，其特征在于，所述冷光闌是孔徑光闌，以保證100%的冷光闌效率。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的紅外焦平面探測(cè)器組件，其特征在于，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。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的紅外焦平面探測(cè)器組件，其特征在于，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)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)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。本發(fā)明解決了相關(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(wèn)題，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)。
【IPC分類】G01J5-00, G01J5-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104535193
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410806279
【發(fā)明人】王春生, 周立慶, 虞孝舜, 東海杰, 孟令超
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十一研究所
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日