CN215448193U - 具有较宽视场的红外探测器组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有较宽视场的红外探测器组件，包括冷屏主体、红外光处理单元、杜瓦瓶和斯特林制冷机；冷屏主体为一端开口较小，另一端开口较大的喇叭状结构；冷屏主体的内壁设有反光凸环；反光凸环为多个，沿冷屏主体的轴向均匀分布；每个反光凸环所在平面均与冷屏主体的轴线相互垂直，相邻两反光凸环所在平面之间留有预设距离；靠近冷屏主体开口较小端的反光凸环的内壁凸于冷屏主体的内壁第一预设高度，远离冷屏主体开口较小端的反光凸环的内壁凸于冷屏主体的内壁第二预设高度，且第二预设高度大于第一预设高度；冷屏主体的内壁覆盖有吸光层；吸光层为氧化铜。

Description

具有较宽视场的红外探测器组件

技术领域

本实用新型涉及具有较宽视场的红外探测器组件零配件技术领域，尤其涉及一种具有较宽视场的红外探测器组件。

背景技术

不同种类的物体发射出的红外光波段是有其特定波段的，该波段的红外光处于可见光波段之外。因此，人们可以利用这种特定波段的红外光来实现对物体目标的探测与跟踪。具有较宽视场的红外探测器组件能够探测出不可见的红外辐射光，并通过自身的红外光处理单元对红外光进行感应、积分、存贮、转移和放大等光电转换处理，形成可检测的电压信号。

目前，如何降低杂散光对检测结果的干扰成为本领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为解决杂散光对检测结果的干扰较大的问题，本实用新型提供一种具有较宽视场的红外探测器组件。

为实现本实用新型目的提供的一种具有较宽视场的红外探测器组件，包括冷屏主体、红外光处理单元、杜瓦瓶和斯特林制冷机；

冷屏主体为一端开口较小，另一端开口较大的喇叭状结构；

冷屏主体的内壁设有反光凸环；

反光凸环为多个，沿冷屏主体的轴向均匀分布；每个反光凸环所在平面均与冷屏主体的轴线相互垂直，相邻两反光凸环所在平面之间留有预设距离；靠近冷屏主体开口较小端的反光凸环的内壁凸于冷屏主体的内壁第一预设高度，远离冷屏主体开口较小端的反光凸环的内壁凸于冷屏主体的内壁第二预设高度，且第二预设高度大于第一预设高度；

冷屏主体的内壁覆盖有吸光层；

吸光层为氧化铜；

红外光处理单元固定于冷屏主体开口较大的一端的内部，且所在平面与冷屏主体的轴线相互垂直；

杜瓦瓶中空，两端开口，内部穿设有冷指，一端的外壁设有引针，另一端与斯特林制冷机的曲轴箱的开口端固定连接，且连通；

冷指的一端与红外光处理单元远离冷屏主体开口较小一端的一侧面固定连接；

引针与红外光处理单元连接。

在其中一个具体实施例中，冷屏主体开口较小端的截面直径为第一预设长度；冷屏主体的轴向长度为第二预设长度。

在其中一个具体实施例中，第一预设长度为13.4mm；

第二预设长度为11.6mm；

吸光层的厚度为5-30μm。

在其中一个具体实施例中，红外光处理单元朝向冷屏主体开口较小端的一侧面设有光敏芯片，背向冷屏主体开口较小端的一侧面设有读写电路；

光敏芯片和读写电路连接。

在其中一个具体实施例中，红外光处理单元为方形结构；

还包括固定环；

固定环的外壁与冷屏主体开口较大端的内壁固定连接，内壁分别与红外光处理单元的四角固定连接。

在其中一个具体实施例中，光敏芯片的材质为碲镉汞。

在其中一个具体实施例中，反光凸环为3-5个。

在其中一个具体实施例中，还包括滤光片；

滤光片为圆形结构，侧壁与冷屏主体开口较小端的内壁固定连接。

在其中一个具体实施例中，还包括光窗和光窗安装座；

光窗安装座也为一端开口较小，另一端开口较大的喇叭状结构，内部穿设有冷屏主体，且冷屏主体开口较小端朝向光窗安装座开口较小端；光窗安装座开口较大端的外壁与杜瓦瓶设有引针的一端的内壁固定连接；

光窗固定于光窗安装座开口较小端。

本实用新型的有益效果：本实用新型的具有较宽视场的红外探测器组件通过设置冷屏主体，冷屏主体为一端开口较小，另一端开口较大的喇叭状结构。视场内的目标产生的热辐射从冷屏主体开口较小的一端射入冷屏主体内，再从冷屏主体开口较大的一端射出。设于冷屏主体开口较大的一端的内部的红外光处理单元能够感应热辐射红外信号，并将其转换为电信号输出。冷屏主体能够有效地降低视场外辐射对检测结果的干扰。在冷屏主体的内壁设有多个沿冷屏主体的轴向均匀分布的反光凸环。从视场内入射至冷屏主体内的红外光中混合有杂散光，反光凸环能够反射视场内的杂散光进行多次反射，减少视场内杂散光对红外光处理单元的动态范围和响应均匀性产生的影响，从而保证红外光处理单元光电性能的有效发挥，降低视场内杂散光对检测结果的干扰。而且，靠近冷屏主体开口较小端的反光凸环的内壁凸于冷屏主体的内壁第一预设高度，远离冷屏主体开口较小端的反光凸环的内壁凸于冷屏主体的内壁第二预设高度，且第二预设高度大于第一预设高度。如此，进一步提高对杂散光的去除效果。在冷屏主体的内壁覆盖有吸光层，视场内的杂散光在经反光凸环的多次反射过程中，逐渐被吸光层所吸收消除。吸光层为氧化铜，使得冷屏结构适用于要求较高的中波3-5μm，可大批量生产，且对操作人员健康危害较小。

附图说明

图1是本实用新型一种具有较宽视场的红外探测器组件一具体实施例的爆炸图；

图2是图1所示的具有较宽视场的红外探测器组件中冷屏主体、红外光处理单元、固定环和滤光片一具体实施例的组合结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴线”、“周向”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实用新型或简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“衔接”、“铰接”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，作为本实用新型一具体实施例，一种具有较宽视场的红外探测器组件包括冷屏主体110、红外光处理单元140、杜瓦瓶170和斯特林制冷机180。其中，冷屏主体110为一端开口较小，另一端开口较大的喇叭状结构。在冷屏主体110的内壁设有反光凸环111。反光凸环111为多个，沿冷屏主体110的轴向均匀分布。每个反光凸环111所在平面均与冷屏主体110的轴线相互垂直，相邻两反光凸环111所在平面之间留有预设距离。靠近冷屏主体110开口较小端的反光凸环111的内壁凸于冷屏主体110的内壁第一预设高度，远离冷屏主体110开口较小端的反光凸环111的内壁凸于冷屏主体110的内壁第二预设高度，且第二预设高度大于第一预设高度。冷屏主体110的内壁覆盖有吸光层，具体地，吸光层为氧化铜。红外光处理单元140固定于冷屏主体110开口较大的一端的内部，且所在平面与冷屏主体110的轴线相互垂直。杜瓦瓶170为中空结构，其两端为开口结构，内部穿设有冷指171，一端的外壁设有引针172，另一端与斯特林制冷机180的曲轴箱181的开口端固定连接，且连通。此处，需要说明的是，斯特林制冷机180为现有技术，包括电机壳182和曲轴箱181。电机壳182内设有电机，曲轴箱181内设有压缩机，电机和压缩机传动连接。在电机壳182上设有电源接口，电机通过电源接口能够与外部电源电连接。杜瓦瓶170内的冷指171的一端与红外光处理单元140远离冷屏主体110开口较小一端的一侧面固定连接。引针172为多个，绕杜瓦瓶170的轴向均匀分布，每个引针172均与红外光处理单元140电连接。引针172方便了红外光处理单元140与后续处理电路电连接。

在此实施例中，视场内的目标产生的热辐射从冷屏主体110开口较小的一端射入冷屏主体110内，再从冷屏主体110开口较大的一端射出。设于冷屏主体110开口较大的一端的内部的红外光处理单元140能够感应热辐射红外信号，并将其转换为电信号输出。冷屏主体110能够有效地降低视场外辐射对检测结果的干扰。在冷屏主体110的内壁设有多个沿冷屏主体110的轴向均匀分布的反光凸环111，每个反光凸环111所在平面均与冷屏主体110的轴线相互垂直，相邻两反光凸环111所在平面之间留有预设距离。从视场内入射至冷屏主体110内的红外光中混合有杂散光，反光凸环111能够反射视场内的杂散光进行多次反射，减少视场内杂散光对红外光处理单元140的动态范围和响应均匀性产生的影响，从而保证红外光处理单元140光电性能的有效发挥，降低视场内杂散光对检测结果的干扰。而且，靠近冷屏主体110开口较小端的反光凸环111的内壁凸于冷屏主体110的内壁第一预设高度，远离冷屏主体110开口较小端的反光凸环111的内壁凸于冷屏主体110的内壁第二预设高度，且第二预设高度大于第一预设高度。如此，进一步提高对杂散光的去除效果。冷屏主体110的内壁经过黑化处理，即，在冷屏主体110的内壁覆盖有吸光层，视场内的杂散光在经反光凸环111的多次反射过程中，逐渐被吸光层所吸收消除。具体地，吸光层为氧化铜。需要说明的是，氧化铜的形成过程为：先对金属材质的冷屏主体110进行电镀铜处理，然后再使用氧化剂氧化铜层形成黑色的氧化铜层。在红外光谱3-5μm波长范围内，其平均相对双向反射分布函数值相差极小，波动范围也较小，使得冷屏结构适用于要求较高的中波3-5μm，可大批量生产，且对操作人员健康危害较小。冷指171能够对红外光处理单元140进行降温，使得红外光处理单元140工作所处环境的温度较为稳定，保障了红外光处理单元140性能的稳定性。杜瓦瓶170的材质为金属，具有较好地机械性能。在杜瓦瓶170的底端设有安装法兰盘，如此，使得杜瓦瓶170不仅可以作为探测器的载体，还可与整机进行机械连接，以实现电学、光学、机械组合。另外，杜瓦瓶170的下部截面尺寸小于上部，有效地降低了制造成本。斯特林制冷机180能够降低杜瓦瓶170内温度。

在本实用新型一具体实施例中，冷屏主体110开口较小端的截面直径为第一预设长度，具体地，第一预设长度为134mm。冷屏主体110的轴向长度为第二预设长度，具体地，第二预设长度为11.6mm。如此，有利于具有较宽视场的红外探测器组件在较短的距离内实现较宽视场的探测。吸光层的厚度为5-30μm，对反射的杂散光具有较好地吸收消除效果。

在本实用新型一具体实施例中，红外光处理单元140朝向冷屏主体110开口较小端的一侧面设有光敏芯片，背向冷屏主体110开口较小端的一侧面设有读写电路。光敏芯片和读写电路电连接。光敏芯片能够感应红外光信号，并将其传递给读写电路，读写电路接收红外光信号，并对其进行存贮、转移、放大及输出可检测的电压信号给后续处理电路。

在本实用新型一具体实施例中，红外光处理单元140为方形结构。冷屏结构还包括固定环150，固定环150能够支撑固定红外光处理单元140，有效地提高了红外光处理单元140与冷屏主体110连接的稳固性。具体地，固定环150的外壁与冷屏主体110开口较大端的内壁固定连接，内壁分别与红外光处理单元140的四角固定连接。如此，使得固定环150能够较好地保护红外光处理单元140。而且，光敏芯片的材质为碲镉汞，具有超高的灵敏度，能够适应温度相对较高的工作环境，制造工艺简单。

在本实用新型一具体实施例中，反光凸环111为3-5个，可对视场内的杂散光进行多次反射，保障杂散光的消除效果，同时，有效地降低制造成本。冷屏结构还包括滤光片120，滤光片120为圆形结构，侧壁与冷屏主体110开口较小端的内壁固定连接。滤光片120能够对入射光进行过滤，进一步地降低杂散光的干扰。

在本实用新型一具体实施例中，具有较宽视场的红外探测器组件还包括光窗130和光窗安装座160。光窗安装座160也为一端开口较小，另一端开口较大的喇叭状结构，内部穿设有冷屏主体110，且冷屏主体110开口较小端朝向光窗安装座160开口较小端。光窗安装座160开口较大端的外壁与杜瓦瓶170设有所述引针172的一端的内壁固定连接，光窗130固定于光窗安装座160开口较小端。光窗安装座160能够支撑固定光窗130，光窗130能够截取红外波段入射光(短波、中波或长波)。如此，使得光窗130、冷屏主体110及固定在冷屏主体110上的滤光片120得以较好地保护，有效地提高了光窗130、冷屏主体110及滤光片120的使用寿命。

在本实用新型一具体实施例中，具有较宽视场的红外探测器组件还包括顶盖和绝缘环。顶盖盖设于光窗130的顶面，能够对光窗130形成保护，提高光窗130的使用寿命。绝缘环为圆环结构，套设于杜瓦瓶170的上端，内壁与引针172抵接。绝缘环能够保护引针172，并避免引针172与其他金属材质件接触，有效地提高了具有较宽视场的红外探测器组件的使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，包括：

冷屏主体、红外光处理单元、杜瓦瓶和斯特林制冷机；

所述冷屏主体为一端开口较小，另一端开口较大的喇叭状结构；

所述冷屏主体的内壁设有反光凸环；

所述反光凸环为多个，沿所述冷屏主体的轴向均匀分布；每个所述反光凸环所在平面均与所述冷屏主体的轴线相互垂直，相邻两所述反光凸环所在平面之间留有预设距离；靠近所述冷屏主体开口较小端的所述反光凸环的内壁凸于所述冷屏主体的内壁第一预设高度，远离所述冷屏主体开口较小端的所述反光凸环的内壁凸于所述冷屏主体的内壁第二预设高度，且所述第二预设高度大于所述第一预设高度；

所述冷屏主体的内壁覆盖有吸光层；

所述吸光层为氧化铜；

所述红外光处理单元固定于所述冷屏主体开口较大的一端的内部，且所在平面与所述冷屏主体的轴线相互垂直；

所述杜瓦瓶中空，两端开口，内部穿设有冷指，一端的外壁设有引针，另一端与所述斯特林制冷机的曲轴箱的开口端固定连接，且连通；

所述冷指的一端与所述红外光处理单元远离所述冷屏主体开口较小一端的一侧面固定连接；

所述引针与所述红外光处理单元连接。

2.根据权利要求1所述的具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，所述冷屏主体开口较小端的截面直径为第一预设长度；所述冷屏主体的轴向长度为第二预设长度。

3.根据权利要求2所述的具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，所述第一预设长度为13.4mm；

所述第二预设长度为11.6mm；

所述吸光层的厚度为5-30μm。

4.根据权利要求1至3任一项所述的具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，所述红外光处理单元朝向所述冷屏主体开口较小端的一侧面设有光敏芯片，背向所述冷屏主体开口较小端的一侧面设有读写电路；

所述光敏芯片和所述读写电路连接。

5.根据权利要求4所述的具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，所述红外光处理单元为方形结构；

还包括固定环；

所述固定环的外壁与所述冷屏主体开口较大端的内壁固定连接，内壁分别与所述红外光处理单元的四角固定连接。

6.根据权利要求4所述的具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，所述光敏芯片的材质为碲镉汞。

7.根据权利要求1至3任一项所述的具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，所述反光凸环为3-5个。

8.根据权利要求1至3任一项所述的具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，还包括滤光片；

所述滤光片为圆形结构，侧壁与所述冷屏主体开口较小端的内壁固定连接。

9.根据权利要求1至3任一项所述的具有较宽视场的红外探测器组件，其特征在于，还包括光窗和光窗安装座；

所述光窗安装座也为一端开口较小，另一端开口较大的喇叭状结构，内部穿设有所述冷屏主体，且所述冷屏主体开口较小端朝向所述光窗安装座开口较小端；所述光窗安装座开口较大端的外壁与所述杜瓦瓶设有所述引针的一端的内壁固定连接；

所述光窗固定于所述光窗安装座开口较小端。

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