[發(fā)明專利]一種紅外焦平面探測器組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410806279.2
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104535193A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王春生;周立慶;虞孝舜;東海杰;孟令超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第十一研究所
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/08
• 代理公司: 工業(yè)和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 田衛(wèi)平

技術(shù)領(lǐng)域

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器組件。

背景技術(shù)

本專利的應(yīng)用領(lǐng)域主要為航天用紅外成像系統(tǒng)以及無人機、導(dǎo)彈等小型平臺搭載的紅外成像系統(tǒng)。

太空是一個高真空、約3K的低溫環(huán)境，需要探測的目標信號十分微弱。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，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，進一步提高探測精度和靈敏度。

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)險小，能快速靈活發(fā)射，已成為當(dāng)前研究的重點之一。相應(yīng)的，小型衛(wèi)星對有效載荷也提出了小型化的要求。同樣，無人機、導(dǎo)彈等平臺對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紅外成像系統(tǒng)中占很大比例，但是紅外光的波長比可見光大數(shù)倍，對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，實現(xiàn)紅外光學(xué)系統(tǒng)的小型化是非常困難的。

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)，溫度變化對紅外光學(xué)系統(tǒng)性能的影響較為嚴重，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，必須消除溫度對光學(xué)系統(tǒng)的影響。而在常規(guī)設(shè)計理念下，只能采用復(fù)雜的無熱化手段來加以校正和補償。

針對相關(guān)技術(shù)中紅外光學(xué)系統(tǒng)的低溫化、小型化和無熱化問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對相關(guān)技術(shù)中紅外光學(xué)系統(tǒng)的低溫化、小型化和無熱化問題，本發(fā)明提供了一種紅外焦平面探測器組件，用以解決上述技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種紅外焦平面探測器組件，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。

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。

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，以擴大光學(xué)系統(tǒng)的視場角；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。

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。

優(yōu)選地，所述紅外焦平面探測器組件還包括：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。

優(yōu)選地，所述冷光闌是孔徑光闌，以保證100％的冷光闌效率。

優(yōu)選地，所述紅外焦平面探測器組件還包括：所述紅外探測器，粘接在冷頭上，以保證其正確的光學(xué)位置。

優(yōu)選地，所述物鏡的設(shè)計與所述杜瓦的外光學(xué)系統(tǒng)相匹配設(shè)計。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明將紅外成像光學(xué)部件集成在探測器杜瓦組件之內(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，對環(huán)境溫度變化的適應(yīng)能力大為提高，同時在體積、重量方面明顯優(yōu)于常規(guī)成像系統(tǒng)。

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)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例一的紅外焦平面探測器組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例二的紅外焦平面探測器組件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中紅外光學(xué)系統(tǒng)的低溫化、小型化和無熱化問題，本發(fā)明提供了一種紅外焦平面探測器組件，以下結(jié)合附圖以及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

實施例一