一种光阑及具有该光阑的光学仪器的制作方法

本发明涉及光学技术领域，涉及一种光阑及具有该光阑的光学仪器。

背景技术：

为提高红外成像系统的探测灵敏度，需进行冷阑匹配设计以抑制红外杂散辐射，但在如光学系统尺寸严格受限等情况下，无法实现100％的冷阑效率，需要引入外置光阑。探测器冷阑立体角大于光阑立体角，探测器可看到光阑面，光阑处于环境温度，而探测器处在杜瓦瓶内77k左右的工作温度，因此相对于探测器来说光阑为高温辐射源，同时光阑表面会将外部热辐射反射到探测器上，光阑引入的杂散辐射与其形状位置、材料和表面特性有关。

在现有的红外光阑中，仅对常温下固定位置、固定相对孔径光学系统的光阑进行了设计优化，得到例如球面抛光镀膜型光阑等，虽然抑制了光阑自身的发射率，但对于光阑的温度没有控制，其自身辐射仍较高，同时，对例如大口径共轴折反射式变焦系统，其相对孔径在变焦过程中是不断变化的，导致光阑位置和曲率需要随光学系统光阑位置的移动而改变，常规光阑无法满足该需要。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种光阑及具有该光阑的光学仪器，解决非冷阑匹配红外光学系统杂散辐射的问题。

第一方面，本发明提供一种光阑，所述光阑具有基底，在所述基底中预埋半导体制冷片，在所述基底的第一表面加工成抛光球面，在所述抛光球面镀有反射膜，在所述基底的第二表面设有用于与面型驱动器连接的连接装置。

可选地，所述基底为碳纤维复合材料基底，铺层方式为[0°/90°/45°/-45°]ns。

可选地，所述基底沿径向方向在侧壁上设有用于插拔所述半导体制冷片的插拔口。

可选地，所述光阑还具有面型驱动器，所述面型驱动器具有6个且沿圆周方向均布所述第二表面上。

可选地，所述光阑为温阑。

第二方面，本发明提供一种光学仪器，所述光学仪器具有如上述的光阑。

可选地，所述光学仪器还包括用于实现所述光阑移动的动力组件。

可选地，所述光学仪器还包括：滤光片、探测器，所述探测器包括探测器窗口、探测器壳体以及探测器本体，所述光阑、所述探测器窗口、所述滤光片及所述探测器本体依次设置。

可选地，所述动力组件为直线电机。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

在对光阑的反射面进行抛光镀膜的基础上进行了半导体制冷，同时降低了光阑反射面的温度与发射率，减小了光阑自身辐射对探测器的影响；利用面型驱动器和直线电机的组合方式控制光阑的面型和位置，与光学系统光阑位置相匹配，使探测器看到的反射截面面积为零，解决了变相对孔径红外系统无法使用光阑抑制杂散辐射的问题；光阑的基底采用碳纤维复合材料，利用其高抗拉断性、高韧性的特点，仅需较小的驱动力便可使光阑反射面曲率发生很大的变化，同时利用其导热性好的特点，提升了半导体制冷的效率。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的一种光阑的结构示意图；

图2是本发明实施例中提供的一种光学仪器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

结合图1所示，本发明提供一种光阑1，所述光阑1具有基底，在所述基底中预埋半导体制冷片，在所述基底的第一表面加工成抛光球面，在所述抛光球面镀有反射膜，在所述基底的第二表面设有用于与面型驱动器连接的连接装置。

综合考虑光阑1的力学和热学特性，为保证光阑1反射面的制备精度，光阑1基底由单向树脂基碳纤维预浸料按照[0°/90°/45°/-45°]ns准各向同性的方式铺层制作。

光阑1第一表面为抛光镀膜的反射球面，降低光阑1自身的发射率从而减小光阑1反射面对探测器的直接辐射。

半导体制冷片均匀分布于光阑1周围，可自由拔插替换，冷端朝向光阑1反射面方向，半导体制冷片将光阑1反射面的热量向后传导，可降低光阑1反射面对探测器的直接辐射。

光阑1第一表面的曲率根据光阑1及冷指的几何参数计算，由光阑1后表面的面型驱动器执行，曲率的计算思想是以探测器的视线被光阑1反射后全部回到冷指时的曲率半径为临界曲率，光阑1的曲率需小于该临界值；光阑1后表面环形区域安装面型驱动器，按照正六边形模式排布方式保证光阑1反射面具有均匀的形变效果，同时，碳纤维复合材料具有高韧性、高抗拉断性以及高极限许用应力的特性，仅需较小的驱动力便可使光阑1反射面曲率发生很大的变化。

当光阑1的位置需要在镜头内移动时，使用直线电机进行驱动至光学系统光阑1所在位置。

可选地，所述基底为碳纤维复合材料基底，铺层方式为[0°/90°/45°/-45°]ns。

可选地，所述基底沿径向方向在侧壁上设有用于插拔所述半导体制冷片的插拔口6。

可选地，所述光阑1还具有面型驱动器7，所述面型驱动器7具有6个且沿圆周方向均布所述第二表面上。

可选地，所述光阑1为温阑。

结合图2所示，本发明提供一种光学仪器，所述光学仪器具有如上述的光阑1。

可选地，所述光学仪器还包括用于实现所述光阑1移动的动力组件。

可选地，所述光学仪器还包括：滤光片3、探测器，所述探测器包括探测器窗口2、探测器壳体4以及探测器本体5，所述光阑1、所述探测器窗口2、所述滤光片3及所述探测器本体5依次设置。

可选地，所述动力组件为直线电机，光阑1第一表面的曲率根据光阑1及冷指的几何参数确定，探测器的视线被光阑1反射后全部回到冷指时的曲率半径为临界曲率，光阑1的曲率需小于该临界值，光阑1可由直线电机驱动至所需位置，该位置为光学系统光阑1位置。

在对光阑1的反射面进行抛光镀膜的基础上进行了半导体制冷，同时降低了光阑1反射面的温度与发射率，减小了光阑1自身辐射对探测器的影响；利用面型驱动器和直线电机的组合方式控制光阑1的面型和位置，与光学系统光阑1位置相匹配，使探测器看到的反射截面面积为零，解决了变相对孔径红外系统无法使用光阑1抑制杂散辐射的问题；光阑1的基底采用碳纤维复合材料，利用其高抗拉断性、高韧性的特点，仅需较小的驱动力便可使光阑1反射面曲率发生很大的变化，同时利用其导热性好的特点，提升了半导体制冷的效率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，readonlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种光阑及具有该光阑的光学仪器进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。