CN105698768B - 空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，包括：焦面基板、多个探测器、连接座、第一热管、第二热管、第三热管、第一导热块、第二导热块、第一辐冷板、第二辐冷板、多个驱动电路板、散热板及多个连接板；本申请通过采用机械交错拼接的方式满足空间用离轴相机对视场覆盖宽度需要的同时具有较好的拼接工艺性；通过采用紧凑化布局使焦面结构具有较小体量；通过采用合理材质部件使得焦面组件具有较好的力热稳定性；通过增大导热面并结合热管和辐冷板的方式解决使用过程中产生的大功耗给焦面结构带来的成像器件温度升高过快的问题；通过采用刚柔板连接探测器与驱动电路板的方式隔离发射期间产生的振动与冲击，确保焦面结构的位置精度。

Description

空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构

技术领域

本发明涉及空间光学遥感技术领域，更具体地说，涉及一种空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构。

背景技术

空间用离轴相机的焦面结构是空间用离轴相机的主要组成部分，主要用于设置传感器等探测元件。传统的单传感器空间用离轴相机的分辨率和视场有限，随着空间遥感技术的不断发展，研究人员对空间用离轴相机提出了高分辨率和宽视场的新要求，传统单传感器的空间用离轴相机已经无法满足研究人员的需要。因此，需要在所述焦面结构中集成更多的传感器及相应的电子器件。

现有技术中，集成于所述空间用离轴相机的焦面结构中的多个传感器及其相应电子器件在使用过程中会产生较多的热量，这些热量主要依靠所述多个传感器背部的固定件传导给焦面基板的方式散发。但是随着传感器数量的增加，传统的空间用离轴相机焦面结构的散热方式已经无法满足所述空间用离轴相机的散热需求，影响所述空间用离轴相机的成像性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，以解决传统的空间用离轴相机焦面结构无法满足所述空间用离轴相机的散热需求进而影响所述空间用离轴相机的成像性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，所述焦面结构包括：

位于所述焦面结构顶端的焦面基板；

位于所述焦面基板表面的多个探测器；

位于所述焦面基板背离所述探测器一侧的连接座；

设置于所述焦面基板表面背离所述探测器一侧的第一热管、第一导热块和第二导热块；

与所述第一导热块及第二导热块连接的散热板，所述散热板与所述焦面基板相互平行；

设置于所述散热板背离所述焦面基板一侧的多个驱动电路板，一个所述驱动电路板设置于所述连接座的一个导向板中，所述多个驱动电路板通过多个连接板与所述多个探测器连接；

与所述第一导热块及连接座连接的第二热管，所述第二热管平行于所述驱动电路板设置，且与第一辐冷板连接；

与所述第二导热块及连接座连接的第三热管，所述第三热管平行于所述驱动电路板设置，且与第二辐冷板连接，所述第一辐冷板和第二辐冷板用于将所述第二热管和第三热管中传递的热量向外界传递；

所述第一热管、第二热管、第三热管、第一辐冷板、第二辐冷板、第一导热块、第二导热块、散热板、多个驱动电路板、多个连接板均设置于所述连接座内部，所述连接座背离设置所述焦面基板的一端具有连接支耳。

优选的，所述连接板为刚柔板。

优选的，所述多个探测器采用机械交错拼接的方式固定于所述焦面基板表面。

优选的，所述第二热管与所述连接座之间、第三热管与所述连接座之间的连接器件为热管压板。

优选的，所述焦面基板、第一热管、第二热管、第三热管、热管压板和辐冷板的材质为铝合金；

所述刚柔板、连接座的材质为钛合金；

所述第一导热块、第二导热块的材质为铜合金。

优选的，所述焦面结构还包括：

设置于所述驱动电路板与所述导向板之间的隔离膜；

所述隔离膜为聚酯薄膜或聚对苯二甲酸乙二酯。

优选的，所述多个探测器为电荷耦合元件探测器。

优选的，所述多个探测器的数量的取值范围为5个-30个，包括端点值。

优选的，所述多个驱动电路板的数量的取值范围为15个-90个，包括端点值。

从上述技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，所述焦面结构的焦面基板背离所述探测器一侧设置有第一热管、第一导热块和第二导热块；所述第一导热块及第二导热块与散热板连接，并且所述第一导热块及第二导热块分别与所述第二热管和第三热管连接，所述第二热管和第三热管背离所述焦面基板一侧分别与所述第一辐冷板和第二辐冷板连接；所述第一热管用于将所述多个探测器传递给所述焦面基板的热量向外传递；所述第一导热块和第二导热块用于将所述多个探测器传递给所述焦面基板的热量分别向所述散热板、第二热管和第三热管传递，所述第二热管和第三热管中的传递的热量分别通过所述第一辐冷板和第二辐冷板向外界传递；通过上述描述可以发现，所述焦面结构的导热面积相较于现有技术中的空间用离轴相机的焦面结构的导热面积大大增加，并且结合了热管与辐冷板的散热方式，解决了空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构工作时的大功耗给所述焦面结构带来的成像器件温度升高过快的问题，避免了所述多个探测器产生的热量无法全部通过所述焦面基板散发，从而降低所述多个探测器的性能，进而降低所述空间用离轴相机的成像性能的情况出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请的一个实施例提供的一种空间用离轴相机的焦面结构的结构示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的一种多个探测器固定于所述焦面基板表面的结构示意图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种空间用离轴相机的焦面结构，如图1所示，所述焦面结构包括：

位于所述焦面结构顶端的焦面基板11；

位于所述焦面基板11表面的多个探测器(并未在附图1中标示出)；

位于所述焦面基板11背离所述探测器一侧的连接座18；

设置于所述焦面基板11表面背离所述探测器一侧的第一热管12、第一导热块13和第二导热块(并未在附图1中标示出)；

与所述第一导热块13及第二导热块连接的散热板15，所述散热板15与所述焦面基板11相互平行；

设置于所述散热板15背离所述焦面基板11一侧的多个驱动电路板17，一个所述驱动电路板17设置于所述连接座18的一个导向板(并未在附图1中标示出)中，所述多个驱动电路板17通过多个连接板14与所述多个探测器连接；

与所述第一导热块13及连接座18连接的第二热管16，所述第二热管16平行于所述驱动电路板17设置，且与第一辐冷板21连接；

与所述第二导热块及连接座18连接的第三热管(并未在附图1中标示出)，所述第三热管平行于所述驱动电路板17设置，且与第二辐冷板(并未在附图1中标示出)连接，所述第一辐冷板21和第二辐冷板用于将所述第二热管16和第三热管中传递的热量向外界传递；

所述第一热管12、第二热管16、第三热管、第一辐冷板21、第二辐冷板、第一导热块13、第二导热块、散热板15、多个驱动电路板17、多个连接板14均设置于所述连接座18内部，所述连接座18背离设置所述焦面基板11的一端具有连接支耳20。

需要说明的是，为了图示表示清楚，附图1中并未标示出所述多个探测器、导向板、第二导热块(与所述第一导热块关于所述焦面基板11的垂直平分线对称)、第三热管(与所述第二热管关于所述焦面基板11的垂直平分线对称)、第二辐冷板(与所述第一辐冷板关于所述焦面基板11的垂直平分线对称)。在本实施例中，设置于所述焦面基板11表面的多个探测器在使用过程中散发的热量传递给所述焦面基板11，然后传递所述第一热管12、第一导热块13和第二导热块，传递给所述第一热管12的热量通过所述第一热管12内部的导热工质的作用均匀分布于所述第一热管12内部并向外界散发；传递给所述第一导热块13和第二导热块的热量分别通过所述第二热管16和第三热管内部的导热工质向所述第二热管16和第三热管的另一端传递，并通过分别与所述第二热管16和第三热管连接的辐冷板向外界散发。通过上述描述可以发现，所述焦面结构的导热面积相较于现有技术中的空间用离轴相机的焦面结构的导热面积大大增加，并且结合热管与辐冷板增加了所述焦面结构的散热方式，解决了空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构工作时的大功耗给所述焦面结构带来的成像器件温度升高过快的问题，从而降低所述多个探测器的性能，进而降低所述空间用离轴相机的成像性能的情况出现。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述连接板14为刚柔板。

需要说明的是，所述连接板14用于实现所述多个驱动电路板17与所述多个探测器的电连接。但如果所述连接板14为硬质板，则在所述空间用离轴相机的隔离发射期间会对所述焦面结构产生较大的振动与冲击，从而使得所述焦面结构各组成部件的位置发生相对变化，影响所述焦面结构各部件的位置精度，进而降低所述空间用离轴相机的成像质量。因此在本实施例中，所述连接板14为刚柔板，将所述多个驱动电路板17与所述多个探测器之间的电连接方式替换为柔性连接，以避免在所述空间用离轴相机的隔离发射期间对所述焦面结构产生的振动与冲击，确保所述焦面结构的位置精度。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述刚柔板的厚度的取值范围为0.05mm-1mm，包括端点值。在本申请的另一个实施例中，所述刚柔板的厚度为0.2mm。在本申请的一个优选实施例中，所述刚柔板的厚度为0.1mm。本申请对所述刚柔板的厚度的具体取值和取值范围并不做限定，具体视实际情况而定。

在上述实施例的基础上，在本申请的另一个实施例中，如图2所示，所述多个探测器采用机械交错拼接的方式固定于所述焦面基板11表面。

需要说明的是，所述多个探测器采用机械交错拼接的方式固定于所述焦面基板11表面可以使得所述焦面结构在满足空间用离轴相机对视场覆盖宽度需要的同时具有较好的拼接工艺性，从而降低所述焦面基板的设计难度。

在上述实施例的基础上，在本申请的又一个实施例中，所述第二热管16与所述连接座18之间、第三热管与所述连接座18之间的连接器件为热管压板19。但本申请对此并不做限定，在本申请的另一个实施例中，所述第二热管16与所述连接座18之间、第三热管与所述连接座18之间通过粘接剂固定连接，具体连接方式视实际情况而定。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个优选实施例中，所述焦面基板11、第一热管12、第二热管16、第三热管、热管压板19和辐冷板的材质为铝合金；

所述刚柔板、连接座18的材质为钛合金；

所述第一导热块13、第二导热块的材质为铜合金。

需要说明的是，在所述空间用离轴相机的实际应用过程中，所述空间用离轴相机焦面结构的组成部件经常会受到外界力热条件变化的干扰，如果所述空间用离轴相机焦面结构的组成部件采用统一材质，则会在受到外界力热条件变化的干扰时出现结构的变化，导致所述空间用离轴相机成像质量的降低。在本实施例中，所述焦面基板11、第一热管12、第二热管16、第三热管、热管压板19和辐冷板的材质为铝合金；所述刚柔板、连接座18的材质为钛合金；所述第一导热块13、第二导热块的材质为铜合金；在上述空间用离轴相机的焦面结构的力热环境发生变化时，发明人研究发现，上述不同材质的部件会使得所述焦面结构具有较好的力热稳定性。

在上述实施例的基础上，在本申请的另一个优选实施例中，所述焦面结构还包括：

设置于所述驱动电路板17与所述导向板之间的隔离膜；

所述隔离膜为聚酯薄膜或聚对苯二甲酸乙二酯。

需要说明的是，设置于所述驱动电路板17与所述导向板之间的聚酯薄膜或聚对苯二甲酸乙二酯可以隔离电磁辐射，并且增加相邻驱动电路板17之间的绝缘性能，从而增加所述焦面结构的工作稳定性。并且在本申请的一个实施例中，所述驱动电路板、隔离膜、导向板依次紧密排列，使得所述焦面结构在满足使用需求的同时具有最小的体量。

在上述实施例的基础上，在本申请的又一个优选实施例中，所述多个探测器22为电荷耦合元件探测器22。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述多个探测器22的数量的取值范围为5个-30个，包括端点值。在本申请的一个实施例中，所述探测器22的数量为10个。本申请对所述多个探测器22的数量的具体取值和取值范围并不做限定，具体视实际情况而定。

相应的，所述多个驱动电路板17的数量的取值范围为15个-90个，包括端点值。在本申请的一个优选实施例中，所述多个驱动电路板17的数量为30个。本申请对所述多个驱动电路板17的数量的具体取值和取值范围并不做限定，具体视实际情况而定。

综上所述，本申请实施例提供了一种空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，所述焦面结构的焦面基板11背离所述探测器22一侧设置有第一热管12、第一导热块13和第二导热块；所述第一导热块13及第二导热块与散热板15连接，并且所述第一导热块13及第二导热块分别与所述第二热管16和第三热管连接，所述第二热管16和第三热管背离所述焦面基板11一侧分别与所述第一辐冷板21和第二辐冷板连接；所述第一热管12用于将所述多个探测器22传递给所述焦面基板11的热量向外传递；所述第一导热块13和第二导热块用于将所述多个探测器22传递给所述焦面基板11的热量分别向所述散热板15、第二热管16和第三热管传递，所述第二热管16和第三热管中的传递的热量分别通过所述第一辐冷板21和第二辐冷板向外界传递；通过上述结构可以发现，所述焦面结构的导热面积相较于现有技术中的空间用立轴相机的焦面结构的导热面积大大增加，并且结合了热管与辐冷板的散热方式，解决了空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构工作时的大功耗给所述焦面结构带来的成像器件温度升高过快的问题，避免了所述多个探测器22产生的热量无法全部通过所述焦面基板11散发，从而降低所述多个探测器22的性能，进而降低所述空间用离轴相机的成像性能的情况出现。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述焦面结构包括：

位于所述焦面结构顶端的焦面基板；

位于所述焦面基板表面的多个探测器；

位于所述焦面基板背离所述探测器一侧的连接座；

设置于所述焦面基板表面背离所述探测器一侧的第一热管、第一导热块和第二导热块；

与所述第一导热块及第二导热块连接的散热板，所述散热板与所述焦面基板相互平行；

设置于所述散热板背离所述焦面基板一侧的多个驱动电路板，一个所述驱动电路板设置于所述连接座的一个导向板中，所述多个驱动电路板通过多个连接板与所述多个探测器连接；

与所述第一导热块及连接座连接的第二热管，所述第二热管平行于所述驱动电路板设置，且与第一辐冷板连接；

与所述第二导热块及连接座连接的第三热管，所述第三热管平行于所述驱动电路板设置，且与第二辐冷板连接，所述第一辐冷板和第二辐冷板用于将所述第二热管和第三热管中传递的热量向外界传递；

所述第一热管、第二热管、第三热管、第一辐冷板、第二辐冷板、第一导热块、第二导热块、散热板、多个驱动电路板、多个连接板均设置于所述连接座内部，所述连接座背离设置所述焦面基板的一端具有连接支耳。

2.根据权利要求1所述的空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述连接板为刚柔板。

3.根据权利要求1所述的空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述多个探测器采用机械交错拼接的方式固定于所述焦面基板表面。

4.根据权利要求2所述的空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述第二热管与所述连接座之间、第三热管与所述连接座之间的连接器件为热管压板。

5.根据权利要求4所述的空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述焦面基板、第一热管、第二热管、第三热管、热管压板和辐冷板的材质为铝合金；

所述刚柔板、连接座的材质为钛合金；

所述第一导热块、第二导热块的材质为铜合金。

6.根据权利要求1所述的空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述焦面结构还包括：

设置于所述驱动电路板与所述导向板之间的隔离膜；

所述隔离膜为聚酯薄膜或聚对苯二甲酸乙二酯。

7.根据权利要求1所述的空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述多个探测器为电荷耦合元件探测器。

8.根据权利要求1所述的空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述多个探测器的数量的取值范围为5个-30个，包括端点值。

9.根据权利要求8所述的空间用离轴相机大视场高集成度焦面结构，其特征在于，所述多个驱动电路板的数量的取值范围为15个-90个，包括端点值。