一种红外焦平面探测器组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种红外焦平面探测器组件。
【背景技术】
[0002]本专利的应用领域主要为航天用红外成像系统以及无人机、导弹等小型平台搭载的红外成像系统。
[0003]太空是一个高真空、约3K的低温环境，需要探测的目标信号十分微弱。在此情况下，红外光学系统本身的背景辐射将严重影响红外成像系统的灵敏度。为减少这一热噪声，发挥背景极限探测器的作用，必须把光学系统及其相关部件冷却到一定程度.以有效地减少背景光子通量。同时，降低红外光学系统的温度，也可屏蔽来自系统外的热干扰，进一步提高探测精度和灵敏度。
[0004]另一方面，随着现代航天技术的发展，传统卫星开始向质量轻、体积小的小型卫星发展，这种小型卫星的任务单一、成本低廉、研制周期短、风险小，能快速灵活发射，已成为当前研宄的重点之一。相应的，小型卫星对有效载荷也提出了小型化的要求。同样，无人机、导弹等平台对有效载荷的小型化也有迫切的需求。作为有效载荷的重要部分，红外成像系统的小型化意义重大。红外光学系统的体积和重量在整个红外成像系统中占很大比例，但是红外光的波长比可见光大数倍，对于同等的地面分辨率，由于衍射限的限制，红外成像系统的有效入瞳孔径比可见光成像系统大数倍。因此，实现红外光学系统的小型化是非常困难的。
[0005]与可见光光学材料相比，红外光学材料具有很高的折射率温度变化系数，温度变化对红外光学系统性能的影响较为严重，将导致像质下降及离焦。要保证光学系统在较宽的温度范围内稳定工作，必须消除温度对光学系统的影响。而在常规设计理念下，只能采用复杂的无热化手段来加以校正和补偿。
[0006]针对相关技术中红外光学系统的低温化、小型化和无热化问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0007]针对相关技术中红外光学系统的低温化、小型化和无热化问题，本发明提供了一种红外焦平面探测器组件，用以解决上述技术问题。
[0008]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种红外焦平面探测器组件，其中，包括:成像光学部件、冷屏、杜瓦，其中，所述成像光学部件包括物镜和冷光阑，集成在所述杜瓦内部；所述物镜设置在所述杜瓦的窗口，或者，所述物镜粘接在所述冷屏上；所述冷光阑设置在所述冷屏上；其中，所述冷屏和所述杜瓦的窗座是所述成像光学部件的支撑件。
[0009]优选地，所述杜瓦的窗口采用平板窗片；所述物镜粘接在所述冷屏上，以保证其正确的光学位置，并通过所述冷屏的传导将所述物镜制冷到稳定温度。
[0010]优选地，所述物镜包括物镜1、物镜2、物镜3 ;所述杜瓦的窗口采用所述物镜1，以扩大光学系统的视场角；所述物镜2、所述物镜3粘接在所述冷屏上，以保证其正确的光学位置，并通过所述冷屏的传导将物镜制冷到稳定温度。
[0011]优选地，所述成像光学部件还包括低温滤光片，粘接在所述冷屏上，以保证其正确的光学位置，并通过所述冷屏的传导将物镜制冷到稳定温度。
[0012]优选地，所述红外焦平面探测器组件还包括:红外成像光学元件，封装在所述杜瓦的窗座内的真空环境中。
[0013]优选地，所述冷光阑是孔径光阑，以保证100%的冷光阑效率。
[0014]优选地，所述红外焦平面探测器组件还包括:所述红外探测器，粘接在冷头上，以保证其正确的光学位置。
[0015]优选地，所述物镜的设计与所述杜瓦的外光学系统相匹配设计。
[0016]本发明有益效果如下:
[0017]本发明将红外成像光学部件集成在探测器杜瓦组件之内，使之处于恒定的低温环境中，光学系统的自身辐射得到了有效控制，对环境温度变化的适应能力大为提高，同时在体积、重量方面明显优于常规成像系统。
[0018]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的【具体实施方式】。
【附图说明】
[0019]图1是根据本发明实施例一的红外焦平面探测器组件的结构示意图；
[0020]图2是根据本发明实施例二的红外焦平面探测器组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了解决现有技术中红外光学系统的低温化、小型化和无热化问题，本发明提供了一种红外焦平面探测器组件，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
[0022]实施例一
[0023]图1是根据本发明实施例一的红外焦平面探测器组件的结构示意图，如图1所示，红外焦平面探测器组件包括:成像光学部件、冷屏、杜瓦，其中，成像光学部件包括物镜和冷光阑，集成在上述杜瓦内部；物镜设置为上述杜瓦的窗口，或者，上述物镜粘接在上述冷屏上；冷光阑设置在上述冷屏上；其中，上述冷屏和上述杜瓦的窗座是上述成像光学部件的支撑件。
[0024]物镜的设置位置有两种实施方式，一种是物镜设置在杜瓦的窗口，另一种是物镜粘接在冷屏上。本发明分别以两种实施例进行介绍，实施例一以及图1是对第一种实施方式进行介绍。
[0025]在图1所示的结构中，杜瓦的窗口采用平板窗片；物镜粘接在上述冷屏上，以保证其正确的光学位置，并通过上述冷屏的传导将上述物镜制冷到稳定温度。
[0026]优选地，上述红外焦平面探测器组件还包括:红外成像光学元件，封装在上述杜瓦的窗座内的真空环境中。上述冷光阑是孔径光阑，以保证100%的冷光阑效率。上述红外焦平面探测器组件还包括:上述红外探测器，粘接在冷头上，以保证其正确的光学位置。上述物镜的设计与上述杜瓦的外光学系统相匹配设计。
[0027]在图1中:1.杜瓦窗片，2.杜瓦窗座，3.冷屏，4.冷光阑，5.物镜，6.红外焦平面探测器。红外焦平面探测器组件的具体结构如下:
[0028](I)杜瓦窗口采用平板窗片。
[0029](2)所有红外成像光学元件均封装在窗座内的真空环境中。
[0030](3)将成像物镜粘接在冷屏上，保证其正确的光学位置，并通过冷屏的传导将物镜制冷到稳定的低温。
[0031](4)冷屏上的冷光阑为系统的孔径光阑，保证100%的冷光阑效率。
[0032](5)红外探测器粘接在冷头上，保证其正确的光学位置。
[0033](6)成像物镜的设计可以与杜瓦外光学系统相匹配设计，减小边缘光线的入射角，提高红外焦平面探测器响应的均匀性。
[0034]实施例二
[0035]本实施例对上述物镜的第二种实施方式进行介绍。图2是本发明实施例二的红外焦平面探测器组件的结构示意图，如图2所示，物镜包括物镜1、物镜2、物镜3 ;杜瓦的窗口采用上述物镜1，以扩大光学系统的视场角；物镜2、上述物镜3粘接在冷屏上，以保证其正确的光学位置，并通过上述冷屏的传导将物镜制冷到稳定温度。成像光学部件还包括低温滤光片