CN111879408A - 具有抑制杂散光功能的挡光环、冷屏及制冷型红外探测器 - Google Patents

具有抑制杂散光功能的挡光环、冷屏及制冷型红外探测器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种具有抑制杂散光功能的挡光环及冷屏，该挡光环包括挡光环本体，挡光环本体内侧沿其厚度方向设有环状的台阶；该冷屏包括冷屏外壳及此挡光环，冷屏外壳的一端设有通光孔，挡光环至少1个，且沿冷屏外壳的内侧壁布置，所述挡光环的中心轴与通光孔的中心轴同轴布置。该发明通过对挡光环内壁进行台阶式设计，使得部分从外部通光孔射入的光线经过挡光环的台阶处侧壁的一次反射杂散后，会被台阶挡住，而不能直接到达焦平面，从而可屏蔽掉通过挡光环内壁一次反射到达焦平面的杂散光，有效抑制杂散光的干扰，大幅度减少了挡光环内壁一次反射杂散光对性噪比所产生的负面影响。

Description

具有抑制杂散光功能的挡光环、冷屏及制冷型红外探测器
技术领域
本发明属于制冷型红外探测器技术领域，具体涉及一种具有抑制杂散光功能的挡光环、冷屏及制冷型红外探测器。
背景技术
制冷型红外探测器探测背景和目标是通过分析背景、目标辐射的辐射率以及温度差值来实现的。在制冷探测器系统中，探测器组件处于较低的制冷温度下工作，工作温度约77K。红外探测器组件是一种红外辐射能转换器，主要用于将接收到的红外辐射转换为便于测量或识别的电能、热能等其他形式。而杂散光是指红外探测成像系统中除了目标的成像光线以外，辐射到探测器或成像表面上的其他非目标成像光线，以及经非正常传输路径到达探测器的目标光线。
然而探测器系统所探测的区域，温度远远高于探测器组件所处的制冷温度，此区域产生的部分红外辐射通过冷屏挡光环侧壁一次反射或多次反射才能到达焦平面，这些杂散光在系统焦平面上形成背景辐射噪声的同时，对性噪比产生极大的负面影响，轻者，会使探测目标的信噪比、像面的对比度和调制传递函数降低，使整个像面的层次减少、清晰度变差、能量分布混乱甚至形成杂散光斑点；重者，被探测的目标信号完全湮没在杂散光背景中，系统无法识别目标，或因像面杂散光分布不均匀，在系统探测器上形成虚假信号，致使系统探测到伪目标，甚至导致整个探测系统失效。在现有技术中杂散光的问题无法得到有效解决，因此就非常有必要提出一种具有抑制杂散光功能的冷屏。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中杂散光在系统焦平面上形成背景辐射噪声，对性噪比产生极大的负面影响的问题。
为此，本发明提供了一种具有抑制杂散光功能的挡光环，包括挡光环本体，所述挡光环本体内侧沿其厚度方向设有环状的台阶。
进一步的，所述台阶的阶梯数为一个或多个。
进一步的，所述挡光环本体采用镍钴合金材质制得。
另外，本发明还提供了一种具有抑制杂散光功能的冷屏，包括冷屏外壳，以及上述具有抑制杂散光功能的挡光环；所述冷屏外壳的一端设有通光孔，所述挡光环至少1个，且沿冷屏外壳的内侧壁布置，所述挡光环的中心轴与所述通光孔的中心轴同轴布置。
进一步的，所述台阶的开口面向通光孔设置。
更进一步的，所述台阶包括竖直段和水平段，所述台阶下端的竖直段和水平段端点连线MN与其竖直段端面的夹角为α，所述台阶下端的竖直段端点M和冷屏出光口的焦平面上端点B的连线MB与焦平面的夹角为β，且α＜β。
进一步的，所述台阶的开口背向通光孔设置。
更进一步的，所述台阶包括竖直段和水平段，所述台阶下端的竖直段和水平段端点连线MN与其竖直段端面的夹角为α，所述台阶下端的竖直段端点M和通光孔上端点A的连线MA与通光孔的竖直面夹角为γ，且α＜γ。
进一步的，所述挡光环有多个，部分挡光环的台阶开口面向通光孔设置，剩余部分挡光环的台阶开口背向通光孔设置。
本发明还提供了一种制冷型红外探测器，包括探测器本体，以及上述的具有抑制杂散光功能的冷屏；所述探测器本体上设有焦平面，所述焦平面面向冷屏的出光口布置，且焦平面的中心位于通光孔的中心轴上。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供的这种具有抑制杂散光功能的冷屏通过对挡光环内壁进行台阶式设计，使得部分从外部通光孔射入的光线经过挡光环的台阶处侧壁的一次反射杂散后，会被台阶挡住，而不能直接到达焦平面，从而可屏蔽掉通过挡光环内壁一次反射到达焦平面的杂散光，有效抑制杂散光的干扰，大幅度减少了挡光环内壁一次反射杂散光对性噪比所产生的负面影响。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例中具有抑制杂散光功能的冷屏的结构示意图；
图2是图1中I部放大示意图；
图3是本发明实施例中挡光环的台阶反向布置的冷屏结构示意图；
图4是图3中H部放大示意图。
附图标记说明：1、冷屏外壳；2、挡光环本体；3、台阶；4、通光孔；5、焦平面；6、入射光线；7、反射光线；8、竖直段；9、水平段。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种具有抑制杂散光功能的冷屏，包括冷屏外壳1以及挡光环；所述冷屏外壳1的一端设有通光孔4，所述挡光环至少1个，且沿冷屏外壳1的内侧壁布置，所述挡光环的中心轴与所述通光孔4的中心轴同轴布置；其中，挡光环包括挡光环本体2，所述挡光环本体2内侧沿其厚度方向设有环状的台阶3。本实施例中通过挡光环侧壁的台阶式设计，可以实现部分从外部通光孔射入的光线经过挡光环的台阶3处侧壁的一次反射杂散后，会被台阶3挡住，而不能直接到达冷屏光出口的焦平面5，如在图1中，其入射光线6在挡光环的台阶3处经一次反射杂散后，其反射光线7被台阶3所挡住，而不能直接到达焦平面5，从而可以有效减少通过冷屏侧壁一次反射到达焦平面5的杂散光，达到抑制杂散光干扰的目的，大幅度减少了挡光环内壁一次反射杂散光对性噪比所产生的负面影响。
一种实施方式，可以将所述台阶3的开口方向设计为面向通光孔4，如图1所示，本实施例中挡光环的个数为3个，各挡光环上的台阶3开口方向均面向通光孔4。具体的，如图2所示，所述台阶3包括竖直段8和水平段9，从外部通光孔4射入的光线在台阶的水平段9经过一次反射，而为了保证此反射光线不能直接到达焦平面5，通过台阶3的竖直段8对此反射光线进行阻挡，具体的，设定台阶3下端的竖直段8的端点为M点，水平段9位于台阶3外侧一端的端点为N点，冷屏出光口的焦平面5上端点为B点，所述台阶3下端的竖直段8和水平段9端点连线MN与其竖直段8端面的夹角为α，所述台阶3下端的竖直段8端点M和冷屏出光口的焦平面5上端点B的连线MB与焦平面5的夹角为β，因此，只需控制台阶3的竖直段8和水平段9的结构，使得α＜β，这样通光孔4入射的光线经过各挡光环的台阶3的水平段9一次反射杂散后，会被台阶3的竖直段8挡住，而不能直接到达焦平面5，实现挡光环内侧壁对外部一次反射杂散光完全屏蔽的效果。
另一种实施方式，如图3所示，可以将所述台阶3的开口方向设计为背向通光孔4，本实施例中挡光环的个数为3个，各挡光环上的台阶3开口方向均背向通光孔4。具体的，如图4所示，所述台阶3包括竖直段8和水平段9，设定台阶3下端的竖直段8的端点为M点，水平段9位于台阶3外侧一端的端点为N点，通光孔4上端点为A点，所述台阶3下端的竖直段8和水平段9端点连线MN与其竖直段8端面的夹角为α，所述台阶3下端的竖直段8端点M和通光孔4上端点A的连线MA与通光孔的竖直面夹角为γ，通过控制台阶3的竖直段8和水平段9的结构，使得α＜γ，这样通光孔4入射的光线被台阶3的竖直段8挡住，从而屏蔽光线在台阶3的水平段9的一次反射，使得杂散光不能直接到达焦平面5。
另外，对于所述挡光环有多个时，还可以将部分挡光环的台阶3开口方向设计为面向通光孔4，剩余部分挡光环的台阶3开口方向设计为背向通光孔4；如采用挡光环个数为3个时，可以将其中2个挡光环的台阶3开口方向面向通光孔4设置，另1个挡光环的台阶3开口方向背向通光孔4设置；其中，开口方向面向通光孔4的台阶3满足α＜β的设计，而开口方向背向通光孔4的台阶3满足α＜γ的设计。
进一步的，在上述实施方式中，各所述台阶3的阶梯数可以是一个或多个，当台阶3的阶梯数为多个时，只需保证台阶3下端的最上部竖直段8和最下部水平段9端点连线与最上部竖直段8端面的夹角小于台阶3下端的最上部竖直段8端点和焦平面5上端点连线与焦平面5的夹角，这样即可保证在挡光环内壁做到对外部一次反射杂散光的完全阻挡。
优化的，所述挡光环本体2采用镍钴合金材质制得，具有极强的抗锈和耐腐蚀能力。
优化的，所述冷屏外壳1的内侧壁上涂有黑化膜，通过在冷屏的内侧壁涂有黑化膜，黑化膜可以是油漆材料，黑化膜具有大量吸收杂散光辐射的功能，进一步提高了其屏蔽功能。
另外，本实施例还提供了一种制冷型红外探测器，包括探测器本体，以及上述实施例中所述的具有抑制杂散光功能的冷屏；所述探测器本体上设有焦平面5，所述焦平面5面向冷屏的出光口布置，且焦平面5的中心位于通光孔4的中心轴上，通过挡光环上台阶3结构设计处理，减少了通过冷屏侧壁一次反射到达焦平面的杂散光，提高了探测器本体的性能。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.具有抑制杂散光功能的挡光环，其特征在于：包括挡光环本体，所述挡光环本体内侧沿其厚度方向设有环状的台阶。
2.如权利要求1所述的具有抑制杂散光功能的挡光环，其特征在于：所述台阶的阶梯数为一个或多个。
3.如权利要求1所述的具有抑制杂散光功能的挡光环，其特征在于：所述挡光环本体采用镍钴合金材质制得。
4.具有抑制杂散光功能的冷屏，其特征在于：包括冷屏外壳，以及权利要求1～3任一项所述的具有抑制杂散光功能的挡光环；所述冷屏外壳的一端设有通光孔，所述挡光环至少1个，且沿冷屏外壳的内侧壁布置，所述挡光环的中心轴与所述通光孔的中心轴同轴布置。
5.如权利要求4所述的具有抑制杂散光功能的冷屏，其特征在于：所述台阶的开口面向通光孔。
6.如权利要求5所述的具有抑制杂散光功能的冷屏，其特征在于：所述台阶包括竖直段和水平段，所述台阶下端的竖直段和水平段端点连线MN与其竖直段端面的夹角为α，所述台阶下端的竖直段端点M和冷屏出光口的焦平面上端点B的连线MB与焦平面的夹角为β，且α＜β。
7.如权利要求4所述的具有抑制杂散光功能的冷屏，其特征在于：所述台阶的开口背向通光孔。
8.如权利要求7所述的具有抑制杂散光功能的冷屏，其特征在于：所述台阶包括竖直段和水平段，所述台阶下端的竖直段和水平段端点连线MN与其竖直段端面的夹角为α，所述台阶下端的竖直段端点M和通光孔上端点A的连线MA与通光孔的竖直面夹角为γ，且α＜γ。
9.如权利要求4所述的具有抑制杂散光功能的冷屏，其特征在于：所述挡光环有多个，部分挡光环的台阶开口面向通光孔，剩余部分挡光环的台阶开口背向通光孔。
10.一种制冷型红外探测器，其特征在于：包括探测器本体，以及权利要求4～9任一项所述的具有抑制杂散光功能的冷屏；所述探测器本体上设有焦平面，所述焦平面面向冷屏的出光口布置，且焦平面的中心位于通光孔的中心轴上。
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