KR101736418B1 - 적외선 검출 시스템용 듀어 조립체 - Google Patents

Abstract

집광 영역을 획정하는 광학적 IR 검출 시스템에서의 사용을 위한 듀어 조립체가 제공된다. 듀어 조립체는 집광 영역을 광학적으로 둘러싸기 위한 봉지로서 구성되며 입사광이 듀어 조립체에 입사하는 광학적 윈도우를 구비하는 웜(warm) 차폐 유닛을 포함한다. 웜 차폐 유닛은 반사성 내부면을 획정하는데, 상기 반사성 내부면은 상기 광학적 윈도우를 통해 상기 내부면 위로 진행하는 입사광이 내부면에 의해 상기 집광 영역의 바깥 영역들을 향해 반사되도록 구성된다.

Description

적외선 검출 시스템용 듀어 조립체{Dewar assembly for IR detection systems}

본 발명은 적외선(IR) 검출 유닛을 포함하는 종류의 IR 검출 시스템의 분야에 속하며 상기 IR 검출 시스템에서의 사용을 위한 듀어 조립체에 관한 것이다.

기존의 적외선(IR) 검출 시스템은 일반적으로, IR 검출기(예컨대, 초점 평면 어레이(FPA)) 및 상기 검출 시스템의 시야(field of view)를 둘러싸며 상기 둘러싸인 시야 밖으로 도달하는 열적 복사광(thermal radiation)으로부터 상기 검출기를 가리는 열적 차폐막으로서 동작하는 듀어 조립체(dewar assembly)를 포함한다.

많은 종류의 IR 검출기들은 매우 낮은 온도(예컨대, 77 내지 100°K 정도)로 냉각되었을 때 적절하게 동작하며, 그에 따라 이러한 종류의 IR 검출 시스템들에서 검출기는 냉각 시스템과 열적으로 결합되어 있다(예컨대, 그 위에 탑재되어 있다). 여기서 냉각되지 않은(un-cooled) IR 검출기(예컨대, 볼로미터(bolometric) IR 검출기)라고 부르는 다른 종류의 IR 검출기들은 주변의 온도 조건에서 동작할 수 있으며 따라서 극저온(cryogenic) 냉각 시스템과 결합되지 않고 사용된다.

냉각된 및 냉각되지 않은 IR 검출기 타입들은 모두 검출기의 감응 영역에 통상적으로 수직한 광축에 대해 (약 180°의) 넓은 시야각 내에서 도달하는 복사광에 대해 민감하다. 이에 따라, 검출기의 시야를 검출 시스템의 소정의 소망하는 시야로 제한하기 위하여, 소망하는 시야 밖으로부터 오는 복사광이 검출기에 도달하는 것을 방지하기 위해 광학적/열적 차폐막들이 일반적으로 사용된다.

이러한 점에서, 듀어 조립체들의 기능들 중 하나는 IR 검출 시스템의 유효 시야를 검출기의 광축에 대한 광 진행의 고체각에 의해 획정되는 (IR 검출기 자체의 넓은 시야각보다 작은) 소망하는 시야로 제한하는 것이다. 따라서, 듀어 조립체들은 통상적으로, IR 검출 시스템의 광축을 적어도 부분적으로 둘러싸며 소망하는 시야 내의 복사광이 IR 검출기에 도달하게 하는 광학적 윈도우(예컨대, 광학적 조리개)를 획정하는 실린더 형태의 구조로 IR 검출기를 둘러싸도록 구성된다.

이를 위하여, 통상적인 듀어 조립체들은 콜드(cold) 및 웜(warm) 차폐막들을 포함하며, 상기 콜드 및 웜 차폐막들은 그 위에 탑재되는 콜드 필터(cold filter) 및 웜 윈도우(warm window)와 각각 결합되어 있다. 콜드 차폐막은 IR 검출 시스템의 광축을 적어도 부분적으로 둘러싸며 그럼으로써 제한된 시야의 복사광만이 IR 검출기에 도달하도록 하는 역할을 한다. 콜드 차폐막은 그 스스로 열적 복사광(기생 복사광)을 방출할 수 있기 때문에, 상기 차폐막으로부터의 그러한 기생 열적 복사광의 방출을 줄이기 위하여 상대적으로 낮은 온도(예컨대, 약 100°K)로 냉각되어 유지된다. 따라서, 콜드 차폐막들은 외부의 온도로부터 콜드 차폐막의 열적 격리를 제공하는 웜 차폐막 내에 통상적으로 둘러싸여 있다.

콜드 차폐막이 (통상적으로 콜드 필터와 검출기 사이에 있는) 광학적 경로의 일부를 둘러싸고 있기 때문에, IR 검출기를 향해 복사광을 스스로 반사할 수도 있는데, 이러한 복사광은 콜드 필터를 통해 시스템에 입사하여 콜드 차폐막의 벽 위로 도달하는 원하지 않는 복사광이다. 콜드 차폐막의 벽들로부터 검출기로 반사된 시야 밖의 복사광의 양을 줄이는 것은, 그러한 원하지 않는 복사광의 흡수를 증가시키도록 콜드 차폐막의 매우 높은 방사성(emissive)/흡수성 (검게 처리된) 내부 표면을 사용함으로써 달성될 수 있다. 검출기의 시야 밖의 원하지 않는 복사광을 반사하도록 설계된 특별한 기하학적 형태를 가지며 반사성이 되도록 콜드 차폐막의 내부 표면들을 구성하는 것도 알려져 있다. 콜드 차폐막의 내부 표면들은 그로부터 방출된 열적 복사광을 줄이기 위해 냉각된다.

콜드 차폐막의 복사율(emissivity)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 많은 알려진 기술들이 있다. 그러한 기술들 중 일부에 따르면, 콜드 차폐막은 원하지 않는 IR 복사광의 감소를 뒷받침하기 위한 다수의 배플(baffle)들을 포함한다. 콜드 차폐막의 배플 구조를 사용하는 그러한 기술의 예는 미국 특허 제5,225,931호에 기술되어 있으며, 상기 미국 특허에 따른 광학계는 개방된 전단부와 후단부를 갖는 튜브 내에 제공되어 있으며, 결상 광학 기기들이 상기 튜브 내에 탑재되어 있고, 상기 광학계와 다수의 광 반사성 배플 부분들이 광축에 대해 회전 대칭으로 제공되어 있다. 제 1 배플 부분들은 회전 타원체(ellipsoid of revolution)로서 구성되며, 튜브의 개방된 전단부의 가장자리 부분에 놓여 있으며 개방된 전단부와 대향하는 초점들을 모두 갖는다. 제 2 배플 부분들은 개방된 단부로부터 떨어져서 튜브 내측에 대향하는 회전 쌍곡면체로서 구성되어 있다.

미국 특허 제4,820,923호는, 토로이드 형태의 반사성 표면을 갖는 극저온 냉각된 복사광 검출기용 웜 차폐막 반사기를 개시하고 있다. 상기 표면은 검출기로부터 나오는 광선이 반사되어 활성 검출 영역의 외부에서 활성 검출 영역을 둘러싸는 디포커싱된 링으로서 결상되도록 하는 기하학적 특성을 갖는다. 그러한 다수의 세그먼트들이 극저온 냉각된 작은 검출기 차폐막의 전방에 배치되어 극 저온 냉각된 큰 차폐막과 유사한 전체적인 검출기 차폐 효과를 제공한다.

미국 특허 공개 제2006/180765호는, 검출기가 구조 또는 하우징의 더 따뜻한 표면보다는 진공 챔버의 차가운 내부를 감지할 수 있도록 반사성 표면들 사이의 냉각되지 않은 타원형 표면 부분을 사용하는 적외선 결상 시스템을 기술하고 있다. 이러한 방법으로, 시스템 내에서 기인하는 배경 적외선 복사광이 최소화될 수 있다.

국제공개 WO 07/003729호는, 입사광으로부터 기인하는, 벽에 의해 반사된 어떠한 광선도 센서의 감응 표면에 접촉하지 않도록, 타원형 아크 프로파일을 형성하는 단면을 갖는 측벽을 포함하는 콜드 차폐막 및 복사광에 민감한 표면을 갖는 센서로 구성된 전자기파 복사광 검출 장치를 기술하고 있다.

IR 검출 시스템에서 사용하기에 적당하고 저감된 질량과 저감된 냉각 조건을 갖는 열적 차폐막(듀어)에 대한 본 기술분야의 필요가 있다.

위에서 지적한 바와 같이, 기존의 듀어 조립체들은 냉각되지 않은 웜 차폐막 및 상기 웜 차폐막 내에 (통상적으로 떨어져서) 밀봉되어 있으며 상기 웜 차폐막에 의해 주변으로부터 열적으로 격리되어 있는 콜드 차폐막을 포함한다. 콜드 차폐막은 검출기의 소망하는 시야 밖에서 기인하는 열적 복사광으로부터 IR 검출기를 가리기 위해 사용된다. 그러한 콜드 차폐막은 일반적으로, 검출 시스템의 광학적 윈도우(예컨대, 콜드 필터)와 IR 검출기 사이에 있는 광(IR 복사광) 진행의 광학적 경로를 둘러싸도록 구성된다. 콜드 차폐막은 일반적으로, IR 검출기의 소망하는 시야 밖의 각도로 상기 광학적 윈도우를 통해 진행하는 빛/열적 복사광을 흡수하도록 구성된다. 검출 시스템의 높은 신호대잡음비(SNR)를 가능하게 하기 위해, 콜드 차폐막은 통상적으로 그에 입사하는 복사광의 최대 흡수도를 가능하게 하고 그로부터의 복사광 반사 비율을 방지/저감하도록 구성된다. 이를 위하여, 예를 들어 콜드 차폐막의 내부 구조에 있는 배플들의 사용, 높은 방사성 코팅의 사용 및 반사를 최소화하는 거친(rough) 표면 질감(texture)의 사용을 포함하는, 열적 차폐막의 복사율(흡수도)을 증가시키는 것을 목적으로 하는 많은 다양한 기술들이 채용되고 있다.

그러나, 배플들의 추가는 콜드 차폐막의 열용량(thermal capacitance)과 중량을 증가시킨다. 또한, 높은 방사성 내부(내부 표면/구조)를 갖는 콜드 차폐막의 사용은, 주어진 온도에서, (예를 들어, 소위 흑체 복사로 인하여) 상대적으로 높은 열적 복사광이 내부 표면/구조로부터 방출된다는 것을 의미한다. 이는, 열적 균형을 유지하기 위하여, 차폐막에 의해 흡수되는 에너지의 양이 예를 들어 복사광의 방출에 의해 또는 차폐막의 냉각에 의해 차폐막으로부터 배출되는 에너지의 양과 같아야 하기 때문이다.

더욱 상세하게는, 물체로부터의 열적 복사광은 그 물체의 복사율에 선형적으로 의존하며 또한 절대 온도의 4 제곱에 비례한다. 따라서, 물체로부터의 열적 복사광의 방출과 동일한 수준은 높은 방사성의 냉각된 물체 및 높은 반사도의 더 따뜻한 물체와 함께 동작하는 동안 달성될 수 있다.

이러한 점에서, 본 발명은, 벽으로부터의 열적 복사광을 낮은 수준으로 유지하기 위해 그리고 검출기의 시야 밖의 방향으로 광학적 윈도우를 통해 도달하는 복사광을 흡수하기 위해 높은 방사성의 내부 표면을 갖는 콜드 차폐벽들이 사용되는 종래의 접근법과 상반되게 동작한다. 본 발명에서, 차폐벽들의 냉각은 필수적이지 않은 반면, 차폐벽들의 높은 반사성 내부 표면들을 사용함으로써 열적 복사광은 낮은 수준으로 유지된다. 이어서, 높은 반사성 벽들이 시야-밖 복사광을 흡수하지 않기 때문에, 상기 벽들은 광학적 윈도우(예컨대, 광학적 조리개)로부터 도달하는 그러한 복사광을 단지 약간의 반사 및 약간의 열적 방사만이 있는 흡수 영역으로 반사하도록 구성된다.

IR 검출 시스템의 SNR은 검출기의 소망하는 시야 밖으로부터 검출기에 도달하는 열적 복사광에 영향을 받기 쉽다. 따라서, 높은 방사성 콜드 차폐막들이 사용되는 경우(종래의 접근법)에, 온도의 4 제곱에 비례하는 열적 복사광 때문에, 차폐막의 내부 구조/표면으로부터 방사되는 열적 복사광의 양을 줄이기 위해 낮은 온도(예컨대, 극저온)로 콜드 차폐막을 냉각시키는 것이 요구된다.

본 개시에서, 시야-밖 복사광이라는 용어는 검출기의 소망하는 시야 밖의 방향으로부터 기원하여 (예를 들어, 검출기가 위치하고 있는) 차폐막의 활성/감응 표면에 입사하는 전자기 (예컨대, IR/열적) 복사광을 나타낸다는 것을 유의하여야 한다. 검출기의 소망하는 시야는, 소정의 고체각 내에서 광학적 윈도우를 통해 진행하는 광선(예컨대, IR)의 (선택적인 광학 소자들의 효과를 포함하는) 광학적 경로가 IR 검출기의 감응 영역을 향해 지향되는 것이 특징인, 상기 윈도우에 대한(예컨대, 광학적 조리개를 통과하는) 광 진행의 고체각으로서 정의될 수 있다. 검출기에 의한 시야-밖 복사광의 감지는, 검출기에 의해 감지된 영상을 통상적으로 흐리게 하고 시스템의 SNR을 손상시키기 때문에 요구되지 않는다. 그러한 시야-밖 복사광은 2개의 주요한 기원을 갖는데, 이는 즉: (i) 온도에 따라 차폐막의 내부 표면/구조로부터 방출되는 복사광인 차폐막의 열적 복사광, 및 (ii) 검출기의 소망하는 시야 밖의 각도로 광학적 윈도우를 통해 차폐막(예컨대, 콜드 차폐막이 사용되는 경우에 콜드 차폐막) 위로 진행하고 차폐막의 내부 구조로부터 검출기의 감응 영역 위로 반사되는 포커싱되지 않은 복사광이다.

다양한 응용을 위하여, 작은 크기, 가벼운 중량, 빠른 냉각 능력 및/또는 에너지 면에서 효율적인 동작을 갖는 높은 SNR의 IR 검출 시스템이 요구된다. IR 검출 시스템의 SNR을 증가시키는 것은, 기지의 기술들에 따르면, 검출기로 입사하는 시야-밖 복사광의 총량을 줄이기 위한 목적으로, 즉 차폐기의 열적 복사광, 포커싱되지 않은 복사광 또는 그 모두를 줄이기 위한 목적으로, 높은 방사성의 콜드 차폐기들을 사용함으로써 또는 낮은 온도의 차폐기들을 사용함으로써 또는 이들 조건들을 모두 사용함으로써 달성된다.

입사하는 복사광(예컨대, 포커싱되지 않은 복사광)을 포획하고 흡수하기 위한 높은 방사성의 차폐막들은 복잡한 구조들(예컨대, 배플 구조들)을 사용함으로써 및/또는 주변과 더 큰 에너지 교환을 일으키고 더 큰 열질량(thermal mass)을 갖는 더 크고 무거운 구조들을 사용함으로써 통상적으로 구현된다. 그러한 높은 방사성 차폐막의 사용은 차폐막의 내부 표면으로부터 방출된 열적 복사광(흑체 복사)의 양을 줄이기 위하여 그리고 차폐막의 높은 방사성 표면들에 의해 흡수되는 복사광에 의해 발생한 열을 배출하기 위하여 매우 낮은 온도로 차폐막을 냉각시킬 것이 강제된다. 따라서, 높은 방사성 차폐막들을 사용할 뿐만 아니라 낮은 온도의 차폐막들을 사용하는 것은 더 큰 열 펌핑 속도를 요구한다. 이는 또한 어떤 응용들에게는 적당하지 않게 만드는 높은 에너지 소비, 높은 질량(중량) 및 큰 크기와 같은 여러 가지 단점을 갖는 강력한 열 펌프(냉각기)들의 사용을 요구한다. 더욱이, 통상적인 경우에서와 같이, 극저온 냉각 유닛(예컨대, 냉각봉(cold finger))으로부터 매달린 무거운 콜드 차폐막의 사용은 IR 검출기에 의해 감지된 영상의 떨림에 영향을 주는 기계적인 떨림에 IR 검출 시스템이 쉽게 영향을 받게 하고 따라서 검출기에 의해 기록된 영상/데이터의 품질을 손상시키는 결과를 초래할 수 있다.

본 발명은 검출기의 시야 밖으로부터 도달하는 복사광(예컨대, IR 복사광, 가시광 등)으로부터 열적 복사광 검출 유닛(IR 검출기)를 열적으로 차폐하기 위한 새로운 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명은, 검출기의 시야를 둘러싸는 차폐벽들의 낮은 방사성(예컨대, 반사성) 표면/구조(내부 표면)을 가지며 검출기의 시야 밖의 방향으로부터 도달하는 복사광을 반사/편향시켜 IR 검출 시스템의 SNR을 손상시키지 않도록 검출기의 감응 영역 밖으로 그러한 복사광을 향하게 하기 위해 설계된 열적 차폐막과 관련되어 있다.

또한, 낮은 방사성 내부 표면의 열적 차폐막을 사용하는 것은 (차폐막의 주어진 온도에 대해) 열적, 흑체 복사광의 낮은 방출을 가져오며, 이는 IR 검출 시스템의 높은 SNR이 더 높은 온도의 차폐막에서 달성되도록 한다. 또한, 낮은 방사성 내부 표면의 열적 차폐막을 사용하는 것은 차폐막이 주변 온도 변화에 덜 영향을 받도록 만드며 따라서 상기 차폐막으로부터 방출된 열적 복사광의 가변성이 감소하여 IR 검출 시스템의 SNR을 더 높게 할 수 있다.

낮은 방사성 표면은 상기 표면에 입사하는 복사광으로부터의 에너지의 낮은 흡수도 및 상기 표면으로부터의 복사광의 높은 반사도와 관련된다. 낮은 방사성(예컨대, 수 퍼센트를 초과하지 않으며 1% 이하일 수도 있는)은 예를 들어 거울 반사 코팅(specular coating)과 같은 높은 반사도의 코팅을 사용함으로써 또는 낮은 복사율/높은 반사도 코팅과 함께 내부적으로 적당한 재료들을 사용함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 기술은, 광학적 윈도우로부터 도달하여 차폐막의 내부 표면 위로 입사하는 시야-밖 복사광이 상기 표면에 의해 IR 검출기의 감응 영역 밖에 위치하는 높은 방사성 복사광 흡수 영역(예컨대, 표면 또는 캐비트 구조)으로 반사되도록, 차폐벽 또는 그의 부품들의 반사성(낮은 복사율) 내부 표면의 형상의 구성에 의해 IR 검출기 시스템에 대한 냉각 요구조건을 저감/제거할 수 있도록 한다. 이는 IR 검출 시스템의 적절한 SNR을 달성하도록 하는 동시에, 차폐막의 벽들 그리고 가능하게는 전체 차폐막 구조를 주변의 온도로 유지시키고 따라서 상기 시스템의 냉각 요구조건을 저감 또는 제거한다.

사실, 몇몇의 경우에, 본 발명의 열적 차폐막을 포함하는 IR 검출 시스템은 IR 검출기 그 자체를 냉각시키기 위한 그리고 가능하게는 차폐막의 복사광 흡수 영역(들)(즉, 차폐막의 내부 표면이 입사하는 시야-밖 복사광을 그 위로 지향/반사시키는)도 역시 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 여전히 요구할 수도 있다. 이러한 경우에, 본 발명은 차폐벽들을 냉각시킬 필요성을 제거하거나 적어도 저감시킴으로써 시스템의 냉각 요구조건을 제거/최소화하는 것을 제공한다. 이는 차폐벽들이 상대적으로 큰 표면 면적 및 주변 환경과의 실질적인 에너지/열 교환에 기인하는 실질적인 열 펌핑 자원을 요구하는 종래의 IR 검출 시스템과 비교하여 본 발명의 이점을 제공한다.

그 대신에 또는 추가적으로, 몇몇 기술들에 따르면, 본 발명의 열적 차폐막을 포함하는 IR 검출 시스템은 IR 검출기 그 자체의 온도를 안정화하기 위하여 그리고 가능하게는 차폐막의 복사광 흡수 영역의 온도도 역시 안정화하기 위하여 냉각 시스템을 사용하지 않고 및/또는 온도 안정화 시스템을 사용하지 않고 동작할 수도 있다.

본 발명은 IR 검출기의 온도를 냉각 및/또는 안정화하기 위해 요구되는 열 펌핑 속도를 실질적으로 줄이고 가능하게는 제거한다. 따라서, 냉각/온도-안정화 시스템의 사용을 제거하거나 또는 적어도 저감된 에너지 소비, 저감된 열적 물리적 질량 및 작은 크기를 갖는 냉각/온도-안정화 시스템의 사용을 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 일 유형에 따르면, IR 검출기를 포함하는 종류의 IR 복사광 검출 시스템에 사용을 위한 열적 차폐막이 제공된다. 상기 차폐막은:

복사광 흡수 영역들을 포함하며 듀어 조립체의 집광 영역을 획정하도록 배열된 베이스; 및

상기 듀어 조립체에 입사하는 입사광이 통과하는 광학적 윈도우(예컨대, 광학적 조리개)를 구비하는 웜(warm) 차폐 유닛을 포함하며, 상기 웜 차폐 유닛은 베이스를 광학적으로 둘러싸는 봉지로서 구성되며, 또한 상기 광학적 윈도우를 통해 내부 표면으로 진행하는 입사광의 일부분이 내부 표면에 의해 상기 집광 영역의 바깥 영역으로 반사되도록 구성된 반사성 내부 표면을 획정한다.

본 발명의 몇몇 실시예들에 따르면, 웜 차폐 유닛의 반사성 내부 표면은 (예컨대, IR 검출기가 배치된) 집광 영역에 대해 광학적으로 노출되어 있다. 바람직하게는, 상기 반사성 내부 표면은 시스템의 IR 검출기가 감응하는 파장의 복사광에 대해 특히 높은 반사도를 갖도록 구성된다. 일반적으로 그리고 본질적으로, 반사성 내부 표면은 주어진 온도 조건 하에서 내부 표면으로부터 방출되는 흑체 복사의 복사광의 양을 줄이는 낮은 복사율 특성을 갖는다. 이는, 열 평형 조건에 따르면, 복사율과 반사도가 일반적으로 상반되는 특성이기 때문이다. 또한 바람직하게는, 웜 차폐 유닛의 외부 표면은 외부 표면에 의해 흡수되는 복사광의 양을 줄이는 낮은 복사율 특성을 갖는다. 열적 차폐막은 시스템의 냉각 요구조건을 줄이고 가능하게는 제거하는 동시에 시야-밖 복사광으로부터 IR 검출기를 차폐시키는 역할을 한다. 이는, (예컨대, 검출기가 동작하는 온도와 비교하여) 표면들이 상대적으로 높은 온도로 유지되는 때에도 집광 영역(예컨대, 검출기의 위치)을 향해 내부 표면으로부터 적은 양의 복사광이 반사/방출되도록, 웜 차폐 유닛의 내부 표면(그리고 바람직하게는 웜 차폐 유닛 표면의 복사율도 함께)의 형태를 구성함으로써 달성된다. 따라서, 본 발명의 몇몇 실시예에서, 내부 표면들은 냉각되지 않으며 및/또는 주변 환경으로부터 열적으로 격리된다. 이러한 실시예들에서, 웜 차폐 유닛은 (상기 내부 표면을 갖는) 그의 측벽들이 냉각될 수도 있는 듀어의 다른 부품들로부터 열적으로 떨어지도록 구성될 수 있다.

위에서 지적한 바와 같이, 일반적으로 상기 반사성 내부 표면의 형태와 구성은, 광학적 윈도우로부터 도달하여 내부 표면 위에 입사하는 시야-밖 복사광이 집광 영역 바깥을 향해, 바람직하게는 열적 차폐막의 베이스에 위치할 수 있는 하나 이상의 복사광 흡수 영역들을 향해 반사되도록 한다. 본 발명에 따르면, 상기 목적에 적당한 반사성 내부 표면의 다양한 형태와 구성들이 존재한다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 따르면, 듀어 조립체는 극저온 냉각 시스템을 포함하는 종류의 광학적 IR 검출 시스템에서 사용되도록 구성된다. 이러한 실시예들에서, 듀어 조립체는 극저온 냉각 시스템과 (베이스에 위치하는) 복사광 흡수 영역들 사이의 열적 결합에 적합하게 구성될 수 있다. 따라서, 열적 차폐 유닛이 동작할 때, 복사광 흡수 영역들은 낮은(극저온) 온도로 냉각되며 따라서 그로부터 방출되는 열적 (흑체) 복사광의 양을 줄인다. 본 발명의 다양한 실시예들에서, 복사광 흡수 영역들은 IR 검출기의 냉각을 위한 역할을 하는 IR 검출 시스템의 냉각 시스템에 열적으로 결합하거나 또는 그 대신에 또는 추가적으로 별도의 냉각 시스템에 결합하도록 구성된다.

그 대신에 또는 추가적으로, 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 듀어 조립체는 온도 안정화 시스템을 포함하는 종류의 광학적 IR 검출 시스템에서 사용을 위해 구성된다. 이러한 실시예들에서, 듀어 조립체는 복사광 흡수 영역들의 온도를 안정화시키기 위하여 온도 안정화 시스템과 베이스 사이의 열적 결합에 적합하게 구성될 수 있다. 따라서, 열적 차폐 유닛이 동작할 때, 복사광 흡수 영역들은 실질적으로 일정한 온도도 유지된다. 복사광 흡수 영역들은 IR 검출기(예컨대, 냉각되지 않은/볼로미터 검출기)의 온도 안정화를 위한 역할을 하는 시스템에 또는 별개의 온도 안정화 시스템에 열적으로 결합되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 복사광 흡수 영역들은 냉각되거나 온도 안정화되지 않고 주변의 온도로 유지된다는 점을 유의한다. 따라서, 냉각 또는 온도 안정화 시스템들과 이들 영역들의 열적 결합이 요구되지 않을 수도 있다.

또한, 몇몇 실시예들에서, 집광 영역을 넘어 연장되는 베이스의 내부 표면은 복사광 흡수 영역을 형성한다. 이러한 복사광 흡수 영역들은 집광 영역의 근방에 위치할 수 있으며 베이스의 영역으로서 구현될 수 있다. 복사광 흡수 영역들의 복사율을 증가시키는 것은 흡수 영역들의 검게 처리된 거친 표면을 사용함으로써 및/또는 공동(즉, 흑체 공동(blackbody cavity))로서 흡수 영역들을 형성함으로써 달성될 수 있다.

위에서 지적한 바와 같이, 듀어의 웜 차폐막(예를 들어, 측벽)은 광학적 윈도우를 통해 내부 표면 위로 진행하는 입사광이 집광 영역의 바깥 영역들로 반사되도록 구성되는 반사성 내부 표면을 획정하도록 구성된다. 그러한 열적 차폐막의 한 간단한 구성은 예를 들어 절단된 원뿔(즉, 절단된 팁을 갖는 원뿔)의 형태이다. 이러한 예에서, 열적 차폐막의 베이스는 원뿔의 밑변에 위치하며 집광 영역은 그 중심에 있는 영역으로서 획정될 수 있다. 광학적 윈도우는 원뿔의 절단된 팁에 구현되며 차폐막의 측벽은 원뿔의 측벽이 된다. 측벽의 반사성 내부 표면이 집광 영역의 바깥에 있는 지정된 복사광 흡수 영역 위로 시야-밖 복사광을 투사/반사하도록 그러한 원뿔형 열적 차폐막의 형태를 구성하는 것은, 일반적으로, 소정의 최소값 이상의 팁 각도(등가적으로, 원뿔의 측벽과 밑변 사이의 작은 각도가 소정의 최대값 이상)를 갖는 원뿔 형태를 사용할 것을 강제한다. 적절한 원뿔 각도는 예를 들어 복사광 흡수 영역(들)의 크기와 위치, 광학적 윈도우를 통과하는 복사광의 최대 진입 각도, 집광 영역과 광학적 윈도우의 크기 및 그들 사이의 거리를 포함하는 다수의 파라미터들에 의존한다.

본 발명의 열적 차폐막의 적절한 구성에 대한 다른 예는 쌍곡선 또는 타원의 광학적 특성을 활용하여 주어진다. 일반적으로, 타원형 반사기를 향하는 어떠한 방향으로든 타원형 반사기의 한 초점을 지나는 광빔은 반사기에 의해 타원의 제 2 초점을 향해 반사된다. 또한, 한 초점과 그 초점에 가까운 타원의 곡선 사이에서 타원형 반사기의 주축을 교차하는 광빔은, 제 2 초점과 그에 가까운 타원의 곡선 사이에서 타원의 주축을 다시 교차하도록 반사된다. 따라서 반사성 내부 표면을 갖는 열적 차폐막은, 검출기의 활성/감응 영역 바깥의 영역으로 시야-밖 복사광을 반사하기 위하여, 타원 또는 타원체 형태와 같은 기하학적 형태를 갖도록 적절히 설계될 수 있다.

따라서, 본 발명은, 웜 차폐 유닛의 광축(z)을 포함하는 평면과 반사성 내부 표면 사이에서의 절단면(단면) 프로파일이 타원 또는 쌍곡선의 아크 형태를 갖도록 측벽의 내부 표면을 구성함으로써 실시될 수 있다. 최소 폼 팩터(form factor)(밑변의 최소 반경)는 타원의 제 1 초점이 (각각의 아크 형태의 측벽 부분에 대해 먼) 광학적 윈도우의 먼쪽 가장자리에 위치하고 제 2 초점이 (각각의 아크 형태의 측벽 부분에 대해 가장 가까운) 집광 영역의 가장자리에 위치하도록 타원의 주축이 광축에 대해 경사질 때 달성된다.

방사 대칭(radially symmetric) 구성(둥근 광학적 윈도우와 집광 영역(예컨대 검출기의 위치))를 고려하면, 웜 차폐 유닛의 내부 표면은 광축(z)을 중심으로 그러한 타원형 아크를 회전시킴으로써 형성된 표면에 유사한 형태를 가질 수 있다. 이 경우에, 타원의 상술한 광학적 특성들로 인하여, 광학적 윈도우를 지나 측벽들의 내부 표면 위로 진행하는 광선은 그로부터 반사되어 집광 영역과 측벽들 사이의 공간으로 향하게 된다. 본 발명에 따르면, 이 공간은 입사하는 복사광의 대부분을 포획 및/또는 흡수하는 높은 복사율의 복사광 흡수 영역들에 의해 점유될 수 있다.

따라서, 본 발명의 열적 차폐막은 어떠한 콜드 차폐막도 요구/포함하지 않을 수 있다. 웜 차폐 유닛의 내부 표면은 냉각되지 않으며 주위의 온도로 유지될 수 있다. 차폐 유닛의 극저온 냉각이 요구되지 않고 또는 주위의 온도보다 약간 낮은 온도로만 냉각되기 때문에, 주변 환경으로부터 차폐 유닛의 열적인 격리가 요구되지 않으며 따라서 다중(예컨대 이중) 차폐막 구성이 불필요하게 된다. IR 검출기의 열적 차폐를 위한 듀어 조립체는 격리되지 않은 차폐벽(들)을 포함하는 단일-차폐 구조로서 형성될 수 있다. 벽(들)의 내부 표면은(그리고 가능하게는 외부 표면도) 벽(들)이 실질적으로 주변 환경의 주위 온도일 때에도 내부 표면으로부터 낮은 열적 복사광이 방출되도록 열적 방출을 최소화하기 위하여 낮은 복사율을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 넓은 유형에 따르면, 광학적 IR 검출 시스템이 제공된다. 상기 시스템은: 집광 영역을 구비하는 IR 검출 유닛; 및 듀어에 입사하는 입사광이 통과하는 광학적 윈도우를 구비하는 웜 차폐 유닛을 포함하는 듀어 조립체를 포함하며, 상기 웜 차폐 유닛은 집광 영역을 광학적으로 둘러싸기 위한 봉지로서 구성되고, 상기 광학적 윈도우를 통해 내부 표면 위로 진행하는 입사광의 일부가 상기 집광 영역 바깥에 있는 영역들을 향해 내부 표면에 의해 반사되도록 구성된 반사성 내부 표면을 획정한다.

본 발명을 이해하고 실제로 어떻게 실시될 수 있는 지를 보이기 위하여, 다음의 수반하는 도면들을 참조하여, 단지 제한적이지 않은 예시의 방식으로 몇몇 실시예들이 이제 기술될 것이다:
도 1a 및 1b는 열적 차폐 유닛의 단일-차폐 구성을 이용하는 본 발명에 따른 듀어 조립체의 예를 도시한다;
도 2a는 듀어 조립체에서의 사용을 위한 열적 차폐막의 단면도이다;
도 2b는 열적 차폐막의 내부 표면의 3개의 상이한 프로파일들을 예시한다;
도 3a 내지 3c는 냉각된 IR 검출기와 함께 사용하기 위해 구성된 본 발명의 예에 따른 IR 검출 시스템을 도시한다;
도 4는 냉각되지 않은 IR 검출기와 함께 사용하기 위해 적용된 본 발명의 다른 예에 따른 IR 검출 시스템을 도시한다.
도 5a 내지 5g는 본 발명에 따른 열적 차폐막 구성의 추가적인 예들을 도시한다.

IR 검출기를 포함하며 여기서 상세하게 도시되지 않은 IR 검출 시스템과 함께 사용하기 위해 본 발명에 따라 구성되고 동작하는 듀어 조립체(100)의 예를 개략적으로 도시하고 있는 도 1a 및 1b를 참조한다. 도 1a는 듀어 조립체(100)의 광축(z)을 포함하는 평면을 교차하여 취한 듀어 조립체(100)의 단면도이며; 도 1b는 듀어 조립체(100)의 분해 조립도이다.

듀어 조립체(100)는 본 발명에 따라 구성된 열적 차폐막(110)을 포함한다. 열적 차폐막은 본 실시예에서 조립체(100)의 웜 차폐막으로서 역할을 하는 웜 차폐 유닛이다. 열적 차폐막(110)은, 이하에서 기술되는 바와 같이, 감소된 수준의 내부 표면으로부터의 열적 복사광을 갖도록 구성되며, (예컨대, 차폐막(110) 내에 밀봉된 콜드 차폐막의 사용을 요구하지 않고) 주위 온도에 노출된 동안 듀어(100)의 내부 표면으로서 사용하기에 적합하다.

열적 차폐막(110)은 베이스(116), 및 광학적 윈도우(112)와 상기 광학적 윈도우(112)와 베이스(116) 사이로 연장되는 측벽(114)들을 포함하는 웜 차폐 유닛을 포함한다. 베이스(116)는 복사광 흡수 영역(118)들을 포함하며, 또한 여기서 이하 "검출기 위치"라고 때때로 부르는 IR 검출기를 위한 위치를 지정하는 광검출/집광 영역(117)을 획정한다. 집광 영역(117)은 IR 검출기를 향해 검출될 복사광을 모으고 지나가게 하도록 구성된 광학적 윈도우에 의해 구성될 수 있으며, 또는 IR 검출기가 설치될 지정된 위치일 수도 있다는 점을 유의하여야 한다. IR 검출기의 위치(117)와 광학적 윈도우(112)는, 검출기의 소망하는 시야로부터 오며 광축(z)의 일반적인 방향을 따라 광학적 윈도우(112)를 통해 진행하는 복사광이 IR 검출기의 위치(117)에 도달(교차)하도록 서로에 대해 배열되어 있다.

베이스(116)와 광학적 윈도우(112) 사이에 연장된 측벽(114)들은 광학적 윈도우(112)와 검출기 위치(117) 사이의 영역에서 광축(z)을 둘러싸도록 배열되어 있다. 측벽(114)들은 시야 밖 열적 복사광으로부터 검출기 위치(117)를 밀봉하는 웜 차폐막으로서 동작한다. 측벽(114)들의 내부 표면(115)(또는 적어도 그의 일부 영역들)은 반사성(거울 반사성)을 가지며 적어도 검출기가 감지하는 스펙트럼 범위에 대한 낮은 복사율을 위해 구성된다. 온도에 의존적인 열적 복사광이 복사율에 선형적으로 의존하기 때문에, 측벽으로부터 낮은 정도의 열적 (흑체) 복사광이 검출기의 위치(117)에 도달하므로, 측벽(114)들의 내부 표면(115)의 낮은 복사율(높은 반사도)은 차폐막(110)이 상대적으로 높은 온도(주변의 온도)에서 동작하는 것을 가능하게 한다. 또한, 내부 표면(115)의 형태는 광학적 윈도우(112)를 통해 진행하는 시야-밖 복사광이 검출기 위치(117)의 바깥 영역/구역들을 향하도록 설계된다.

위에서 기술된 구성에 따르면, 측벽(110)들의 내부 표면(115)은 광학적 윈도우(112)와 검출기의 위치(117) 사이에서 광축(z)을 둘러싸며 광검출 영역(117)에 광학적으로 노출될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면 광검출 영역(117)을 광학적으로 밀봉하기 위한 콜드 차폐막의 사용이 필요 없게 될 수 있다.

도면에서 더 도시된 것은 측벽(114)들의 반사성 내부 표면(115)의 단면 프로파일(P)이다. 반사성 내부 표면(115)은, 광학적 윈도우(112)를 통과하여 반사성 표면(115) 위로 입사하는 (시야-밖 복사광을 예시하는) 광빔(B1, B2, B3)들이 베이스(116)의 광/복사광 흡수 영역(118)들을 향해 상기 표면에 의해 반사되도록 구성된다. 본 실시예에 있어서, 이는 단면 프로파일(P)이 타원 윤곽선(E)의 일부인 타원형 아크의 형태가 되도록 반사성 표면(115)을 구성함으로써 달성된다.

타원(E)의 파라미터들은 광학적 윈도우(112)와 검출기 위치(117) 사이의 소망하는 거리(L)에 따라서, 그리고 광학적 윈도우(112)의 크기(Rw)(예컨대, 반경 또는 폭) 및 검출 위치(117)의 크기(Rd)에 따라서 선택된다. 본 실시예에서, 타원(E)의 초점(F1, F2)들은 광축(z)의 반대편들에 위치에 위치하여 상기 초점들이 광학적 윈도우(112)와 검출기 위치(117)의 가장자리 또는 그 바깥에 각각 위치하도록 한다. 타원의 광학적 특성으로 인하여, 타원(E)의 제 1 초점(F1)을 통과하여 내부 표면(115)으로 입사하는 B1 및 B2와 같은 광빔들은 검출기의 위치(117) 바깥(IR 검출기의 감광 영역이 위치할 영역의 바깥)에 있는 타원(E)의 제 2 초점(F2)을 향해 반사된다.

또한, 타원의 광학적 특성으로 인하여, 두 초점(F1와 F2)들 사이에 있지 않는 타원의 주축(Me)을 교차하는 광빔들의 반사는 상기 두 초점(F1와 F2)들 사이의 영역의 바깥에 있는 타원의 주축(Me)을 또한 교차할 것이다. 따라서, 검출기의 시야 밖(예컨대, 위치(117)를 향하지 않는) 방향으로 광학적 윈도우(112)를 통과하는 어떠한 광빔도 광 흡수 영역(118)들을 직접 향하게 되거나(예컨대, 광빔(B4)) 또는 내부 표면(115)을 향하게 되어 광 흡수 영역(118)들을 향해 반사된다(예를 들어, 광빔(B3)).

내부 표면(115)에 의해 시야-밖 복사광이 향하게 되는 광/복사광 흡수 영역(들)(118)은 바람직하게는 그에 입사하는 복사광의 대부분을 흡수하도록 구성된다. 이러한 조건은 입사하는 복사광의 대부분을 흡수하는 높은 복사율의 컬러/코팅으로 광 흡수 영역(118)들을 구성함으로써 본 발명에 따라 달성된다. 또한, 증가된 복사율은, 입사하는 복사광이 각각의 배플에서 다중 반사를 경험하고 그의 상당 부분이 흡수/산란되도록, 거친 표면 및/또는 산란 표면 및/또는 배플형(baffled) 구조로 상기 영역들을 구성함으로써 달성될 수 있을 것이다. 본 실시예에서, 복사광 흡수 영역(118)들은 검출기 위치(117)를 둘러싸는 영역에서 베이스(116)의 내부 표면에 의해 구성된다.

본 발명의 열적 차폐막(110)은 전혀 냉각되지 않은 열적 차폐막으로서, 즉 그에 결합된 극저온 냉각 없이 사용될 수도 있으며, 또는 측벽(114)들과 광학적 윈도우(112)에는 결합되지 않고 베이스의 복사광 흡수 영역(118)들에 결합된 극저온 냉각을 갖는 부분적으로 냉각된 차폐막으로서 구성될 수도 있다는 점을 유의하여야 한다. 실제로, 측벽(114)들의 내부 표면(115)의 형태 및 낮은 복사율로 인하여, 측벽(114)들로부터 방출되는 열적 복사광 및 윈도우(112)를 통과하여 측벽(114)들로부터 반사되는 복사광은 IR 검출기(도시되지 않음)에 의해 검출되는 신호의 SNR을 실질적으로 손상시키지 않는다. 또한, 본 발명에 따르면, 높은 복사율의 복사광 흡수 영역(118)들으로부터 방출되는 열적 복사광은, 예를 들어, 그 영역들에 극저온 냉각을 적용함으로써 감소할 수 있으며, 또는 IR 검출기에 의해 검출되는 신호 내에서 제어되거나 및/또는 계산될 수 있다.

웜 차폐막(즉, 광 경로/광축(z)을 둘러싸는 광학적 윈도우(112)와 측벽(114)들을 냉각시키지 않는)으로서 본 발명의 열적 차폐막(110)의 사용은 낮은 에너지 소비를 갖는 IR 검출 시스템을 얻을 수 있게 한다. 반면에, 종래의 IR 검출 시스템에서, 시스템에 의해 소비되는 에너지의 상당 부분은 IR 검출기와 콜드 차폐막의 냉각을 위해 사용된다. 따라서, 냉각이 항상 요구되지 않거나 단지 상대적으로 작은 영역(118)들만이 냉각을 요구하는 듀어 조립체를 제공하는 것이 유리하다. 또한, 본 실시예의 차폐막의 측벽(114)들이 냉각되지 않기 때문에, 측벽(114)들의 열적 격리가 일반적으로 요구되지 않는다. 이는 본 발명을 활용한 듀어 조립체의 폼 팩터와 중량을 줄일 수 있게 한다.

위에서 지적한 바와 같이, 열적 차폐막(110)의 복사광 흡수 영역(118)들의 냉각은 예를 들어 상기 영역(118)들로부터의 열적 복사광을 제어함으로써 필요 없게 될 수 있다. 이는, 예를 들어, 그로부터 방출되는 열적 복사광/에너지가 확산되어 검출기 위치(117)에서 공간적으로 실질적으로 균질하게 감지되도록 거친/확산성 표면을 갖는 영역(118)들을 구성함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로, 그 대신에 또는 추가적으로, 복사광 흡수 영역(118)들의 온도가 제어되어 실질적으로 일정한 값(예컨대, 25℃)으로 유지될 수도 있다. 이는 복사광 흡수 영역(118)들로부터의 열적 방출에 있어서 낮은 시간적 변동성을 제공한다. 온도 안정화는, 예를 들어, 복사광 흡수 영역(118)들 및 가능하게는 IR 검출기도 고정된/일정한 온도로 유지하도록 동작하는 TEC 장치들을 사용함으로써 얻을 수 있다.

복사광 흡수 영역(118)들로부터 검출기로 도달하는 열적 복사광의 공간적 및/또는 시간적 분포들을 제어하고/흐리게 하는 것은 검출된 신호에 대한 상기 복사광의 영향을 정확한 방식으로 고려하고 계산할 수 있게 한다. 그러나, 복사광 흡수 영역(118)들이 냉각되지 않고 온도 안정화되지 않을 때에도, 그로부터 방출된 복사광의 영향은 다양한 신호 처리 알고리즘에 의해 상기 검출된 신호 내에서 계산될 수도 있다는 점을 유의하여야 한다.

위에서 또한 지적한 바와 같이, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따르면, 광 흡수 영역(118)들은 그로부터 낮은 수준의 열적 복사광 방출을 허용하도록 구성될 수 있다. 이는 광 흡수 영역(118)들로부터 기원하여 검출기의 위치에 (직접 또는 차폐막의 내부 표면으로부터의 반사를 통해) 입사하는 복사광의 양을 감소시킴으로써 IR 검출 시스템의 성능(SNR)을 향상시킨다. 이들 광 흡수 영역(118)들로부터의 열적 방출을 감소시키는 것은 낮은 온도로, 바람직하게는 극저온으로 상기 영역(118)들을 냉각시킴으로써 본 발명의 몇몇 실시예들에 따라 달성된다. 그러한 실시예들에서, 광 흡수 영역(118)들은 냉각 시스템과 상기 영역들의 높은 열적 결합을 가능하게 하는 하나 이상의 열적 결합 소자(thermal coupling element)(구체적으로 도시되지 않음)와 결합된다. 이들 영역들이 (냉각이 요구될 수도 있는) IR 검출기의 근방에 통상적으로 위치하기 때문에, IR 검출 시스템의 동일한 냉각 시스템이 IR 검출기를 냉각시키고 또한 광 흡수 영역(118)들을 냉각시키는 역할을 할 수도 있다.

베이스(116)는 복사광 흡수 영역(118)들과 냉각 시스템을 열적으로 결합시키도록 구성될 수도 있다는 점을 유의하여야 한다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서, IR 검출기는 베이스(116)가 IR 검출기와 냉각 시스템의 열적 결합을 위한 역할도 할 수 있도록 베이스(116)의 내부 표면의 상부에 있는 위치(117)에 위치하여야 한다.

극저온 냉각된 또는 온도-안정화된 IR 검출기가 사용되는 경우에, IR 검출 시스템의 콜드 필터(117A)가 검출기 위치(117)의 상부에 위치할 수도 있다(예컨대, 그 상부 위에 직접적으로 또는 광학적 윈도우(112)와 검출기 위치(117) 사이에 있는 광 경로를 따라 일반적으로 위치할 수도 있다). 따라서, 콜드 필터(117A)는 IR 검출 시스템의 냉각 또는 온도-안정화 시스템(도시되지 않음)에 직접적으로 또는 간접적으로 열적 결합될 수도 있다.

베이스(116)의 복사광 흡수 영역(118)들이 낮은/극저온의 온도로 냉각되는 실시예에 있어서, 광 흡수 영역(118)들은 바람직하게는 흡수된 복사광에 의해 발생한 열이 냉각 시스템을 향해 효과적으로 전달되도록 열 전도성 물질로 이루어진다. 복사광 흡수 영역(118)들이 통상적으로 측벽들을 향해 연장되기 때문에, 벽(114)들과 베이스(116) 사이의 열 교환량을 줄이기 위하여, 벽들로부터 콜드 베이스(116)의 열적 분리가 통상적으로 사용된다. 이는, 예를 들어, 베이스와 벽 사이의 계면에서 열적 격리 물질(층)을 사용함으로써, 또는 벽을 만들기 위해 약한 열 전도성 물질(또는 다른 열적 분리 방식)을 사용함으로써 달성될 수 있을 것이다.

또한, 듀어 바깥의 복사광(예컨대, IR)에 대한 측벽(114)들의 온도의 민감도를 줄이기 위하여, 측벽의 외부 표면도 바람직하게는 높은 반사성을 갖는다.

또한, 웜 차폐막(110)을 포함하는 듀어 조립체는 감소된 중량과 낮은 열용량(heat capacitance)을 가지며 따라서 IR 검출 시스템의 냉각 시스템(예컨대, 냉각봉(cold finger))에 대한 낮은 열 부하(heat load)를 갖는다. 이는 냉각 시스템(예컨대, 냉각봉)의 고유 주파수(natural frequency)를 증가시켜 진동하는 동안 IR 검출기(예컨대, FPA)의 이동을 줄이게 할 수 있다. 듀어의 외부 하우징으로도 기능할 수 있는 웜 차폐막(110)은 조립체(100) 내에 추가적인 별도의 차폐막(예컨대, 콜드 차폐막)을 사용할 필요를 제거한다.

(위에서 기술된 예에서와 같이) 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 광학적 윈도우(112)는 측벽(114)들 사이에 연장된 표면(112A) 상에 구현된다는 점을 이해하여야 한다. 이 경우, 차폐막(110)이 웜 차폐막으로서 기능을 하고 측벽(114)들이 냉각되지 않을 때, 상기 표면(112A)도 역시 냉각되지 않는다. 통상적으로, 이러한 윈도우들(또는 필터들)은 낮은 열적 복사율을 갖는다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 표면(112A)이 전혀 존재하지 않을 수도 있으며 광학적 윈도우(112)는 측벽(114)들 사이에서 연장될 수도 있다는 점을 이해하여야 한다. 본 발명에 따른 열적 차폐막(210)을 개략적으로 도시하고 있는 도 2a를 참조한다. 보편성을 잃지 않으면서 명확함을 위하여, 실시예들에 대한 이하의 설명에서 열적 차폐막의 구성 요소들을 참조할 때, 본 발명의 예들의 공통 요소들을 나타내기 위하여 도 1a 및 1b의 참조번호들이 사용된다. 도 2a 및 2b의 설명에서 열적 차폐막의 모든 요소들이 도시되지는 않으며 이하의 설명의 이해를 위해 적당하다고 여겨지는 요소들만이 도시되어 있다는 점을 또한 이해하여야 한다.

도 2a에는, 차폐막을 통해 진행하는 광의 일반적인 방향을 나타내는 광축을 포함하는 평면 내에서 취한 열적 차폐막(210)의 단면도가 도시되어 있다. z-축 및 y-축에 의해 정의된 좌표계가 차폐막의 광학적 윈도우(112)의 중심에 놓여 있는 원점을 가지면서 도면에 도시되어 있다. 광학적 윈도우(112)와 베이스(116) 사이에 있는 차폐막의 내부 표면(115)은 단면 프로파일 P(z)에 의해 표현된다.

도면에는, 광학적 윈도우(112)를 통과해 열적 차폐막(210)에 입사하여, 점 [z₀, P(z₀)]에서 반사성 내부 표면(115) 위로 부딪치고, 그로부터 반사되어 검출기 위치(117) 바깥에 위치하는 베이스(116)의 복사광 흡수 영역(118)을 향하게 되는 광선(R)의 광 경로가 도시되어 있다. 도시된 광선(R)은 광학적 윈도우(112)를 통과하여 내부 표면(115)의 점 z₀, P(z₀)]에서 부딪칠 수 있는 가장 극단적인 광빔을 나타내는 것으로 간주된다.

광학적 윈도우(112)(즉, 광학적 윈도우의 광학적 조리개)와 IR 검출기 위치(예컨대, 117)의 주어진 크기 Rw 및 Rd와 그들 사이의 주어진 거리 L에 대해, 본 발명에 따른 열적 차폐막은 z에 대한 다음의 부등식을 만족하는 측벽들의 내부 표면의 반사성 영역의 어떠한 프로파일 P(z)로도 구성될 수 있다:

각도 a는 다음과 같이 주어지며

윈도우(112)를 지나 내부 표면(115)을 향하는 가장 극단적인 광빔의 z 축에 대한 각도를 나타낸다. 각도 b는 다음과 같이 결정되며

어떠한 z 점([z₀, P(z₀)] 점)에서 프로파일 P(z)와 z 축 사이의 각도이다.

따라서, 본 발명은 z 축을 포함하는 어떠한 (하나 이상의) 교차 평면(들)로도 취한 측벽들의 어떤 (하나 이상의) 단면 프로파일(들) P(z)에 대해서도 위의 방정식이 만족되도록 측벽(114)의 반사성 표면(115)을 구성함으로써 구현될 수 있다. 이는, 광학적 윈도우(112)를 지나 내부 표면(115) 위로 부딪치는 (z 축에 대해) 가장 극단적인 광빔을 포함하는 어떠한 광빔도 내부 표면으로부터 검출기 위치(117)의 바깥쪽을 향해 반사되는 것을 보장한다.

차폐막의 측벽(114)들의 내부 표면(115)들의 구성을 위한 상이한 프로파일들을 사용함으로써, 광학적 윈도우(112)와 IR 검출기 위치(117)의 주어진 소망하는 크기와 그들 사이의 주어진 소망하는 거리 L에 대해 상이한 폼 팩터들의 열적 차폐막들을 얻을 수 있다는 점을 유의하여야 한다. 또한 측벽(114)들의 내부 표면(115)의 프로파일 P(z)이 반드시 매끄러운 함수일 필요가 없다는 점도 역시 유의하여야 한다. 따라서, 아래에서 설명하는 바와 같이, 다수의 면들에 의해 형성된 내부 표면의 프로파일이 위의 방정식을 만족하는 한, 본 발명은 다수의 면들에 의해 이루어지는 측벽(114)들로 구현될 수 있다.

이제 도 2b로 돌아가면, 본 발명에 따른 차폐막의 내부 표면의 3개의 상이한 프로파일들이 개략적으로 도시되어 있다. 프로파일 Pe는 도 1a의 프로파일 P의 구성과 유사하게 구성된 타원형 프로파일이며 따라서 검출기의 감응 영역의 바깥 영역들로 시야 밖 광빔들의 반사를 제공한다. 프로파일 Ph와 Pc들은 (도 1a의 차폐막(110)과 유사한) 본 발명에 따른 웜 차폐막의 내부 표면 단면 프로파일에서 사용하기에 적당한 2개의 기하학적 단면 프로파일들을 예시하고 있다. 여기서, Ph는 쌍곡선 아크형 프로파일이고 Pc는 절단된 원뿔형 프로파일이다. 쌍곡선 아크형 프로파일 Ph는, 웜 차폐막 조리개(광학적 윈도우(112))를 통과하는 입사광선으로부터 직접적으로 나오며 웜 차폐막 벽에 의해 반사되는 어떠한 광선도 IR 검출기(예컨대, FPA)에 도달하지 않는 방식으로 쌍곡선의 수학적인 특성을 이용한다. 내부 표면 프로파일의 그러한 구성은, 프로파일 Pe 벽의 내부 표면에 의해 반사되어 검출기의 감응 영역 바깥쪽으로 향하는 어떠한 검출기 시야 밖 광선들도 프로파일 Ph 및 Pc 벽의 내부 표면들에 의해 역시 반사되어 검출기의 감응 영역 바깥쪽으로 향하게 되는 것을 보장한다. 그러나, 이들 프로파일들은 통상적으로 베이스(116) 및 복사광 흡수 영역(118)들의 보다 큰 폼 팩터, 더욱 상세하게는 더 큰 크기를 갖는 열적 차폐막과 연관되어 있다.

이제 도 3a 내지 3c로 돌아가면, 듀어의 광 흡수 영역들을 낮은 온도로 냉각시킴으로써 듀어의 광 흡수 영역들로부터의 열적 방출이 저감되는 본 발명의 일 예에 따른 IR 검출 시스템(300)이 도시되어 있다. 이하의 설명에서, 이들 도면들을 함께 참조한다. IR 검출 시스템(300)은 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되고 동작하는 IR 검출기(122), 냉각 시스템(124) 및 듀어 조립체(310)를 포함한다.

이러한 예에서, 듀어 조립체(310)는 위에서 설명한 도 1a 및 1b의 열적 차폐막과 유사한 요소들을 포함하는, 즉 광학적 윈도우(112), 베이스(116) 및 상기 광학적 윈도우(112)와 베이스(116) 사이에 있는 일반적인 광 진행 방향을 둘러싸는 측벽(114)들을 포함하는 열적 차폐막(311)을 포함한다. 본 실시예에서 상기 열적 차폐막(311)은 웜 차폐막으로서 기능하며, 차폐막의 측벽(114)들의 내부 및 외부 표면들이 모두 열적 복사광의 낮은 복사율(예컨대, IR 검출기가 감응하는 파장 내에서 수 퍼센트를 초과하지 않는 복사율, 더욱 바람직하게는 1% 미만의 복사광 복사율)을 위해 구성된다.

IR 검출기(122)는 듀어(210)의 내부와 대향하여 베이스(116)의 내부 표면 상의 지정된 위치(117)에 위치하며 그 위치에 열적으로 결합되어 있다. 베이스(116)는 하나 이상의 열 전도성 물질로 이루어지며 냉각 시스템(124)이 동작할 때 베이스(116)의 내부 표면이 낮은 극저온의 온도로 냉각되도록 냉각 시스템(124)에 열적으로 결합되어 있다. IR 검출기(122)와 측벽(114)들 사이에 연장되는 베이스(116)의 냉각된 내부 표면의 영역들은 높은 복사율을 갖도록(예컨대, 광 복사율을 증가시키기 위해 검게 처리되고 거칠게 되도록) 구성되며 따라서 열적 차폐막(311)의 광/복사광 흡수 영역(118)들로서 역할을 한다.

위에서 지적한 바와 같이, 베이스(116) 상의 IR 검출기(122)를 위한 지정된 위치(117)는 검출될 복사광이 향하게 되는 위치에 해당한다. 베이스(116) 상의 이러한 위치(117)는 IR 검출기(122)가 상부에 설치될 위치 또는 검출될 복사광이 검출기를 향해 통과하는 광학적 윈도우(예컨대 조리개 또는 콜드 필터)일 수 있다. 도 3b 및 3c에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, IR 검출기(122)는 IR 검출 시스템의 냉각봉(124) 상에 직접 설치된다. 냉각봉(124)에 역시 열적으로 결합되는 베이스(116)는 (검출기(117)의 위치와 광학적 윈도우(112) 사이에 있는) IR 검출기(122)의 지정된 위치(117) 위에 위치하는 콜드 필터(117A)를 포함한다. 이 경우에, 콜드 필터(117A)는 냉각봉(124)에 간접적으로(베이스(116)를 통해) 열적으로 결합된다.

도 1a 및 1b를 참조하여 위에서 설명한 차폐막(110)과 유사하게, 본 실시예에서도 역시, 광학적 윈도우(112)를 통과하여 듀어(210)에 입사하는 시야-밖 복사광이 측벽(114)들에 의해 반사되어 베이스(116)의 냉각된 내부 표면의 복사광 흡수 영역(118)들을 향하도록 측벽(114)들의 형태(반사성 내부 표면(115)의 단면 프로파일)가 구성된다. 이 예에서, 측벽(115)들의 반사성 내부 표면(115)은 쌍곡선 단면 프로파일 Ph를 갖도록 구성된다.

이제 본 발명의 일 예에 따른 IR 검출 시스템(400)을 개략적으로 도시하는 도 4를 참조하는데, 여기서 상기 시스템(400)은 냉각되지 않는 IR 검출기를 사용한다. 이 예에서 듀어의 광 흡수 영역(118)들도 역시 낮은/극저온의 온도로 냉각되지 않는다. IR 검출 시스템(400)은 냉각되지 않는 IR 검출기(122)(본 특정한 예에서 볼로미터 IR 검출기) 및 본 발명에 따라 구성되고 동작하는 듀어 조립체(400)를 포함한다.

본 실시예의 듀어 조립체(410) 및 도 1a 및 1b를 참조하여 위에서 설명한 열적 차폐막(110)은 동일한 참조번호로 지시되는 유사한 요소들을 포함한다. 듀어 조립체(410)는 광학적 윈도우/필터(112), 복사광 흡수 영역(118)과 검출기 위치(117)를 포함하는 베이스(116), 및 광학적 윈도우(112)와 베이스(116) 사이에서 광 진행의 일반적인 방향을 둘러싸는 측벽(114)들을 포함한다. 본 실시예에서, 측벽(114)들은 광학적 윈도우로부터의 광 진행의 조리개(112A)를 획정한다.

듀어 조립체(410)는 완전히 냉각되지 않는 차폐막으로서 기능하는데, 즉 차폐막의 측벽(114)들뿐만 아니라 (복사광 흡수 영역(118)들을 포함하여) 그의 베이스(116)도 냉각되지 않고 극저온 이상의 온도(예컨대, 거의 주변의 온도)로 유지된다. 도 1a 및 도 1b를 참조하여 위에서 설명한 구성과 유사하게, 차폐막의 측벽(114)들의 내부 및 외부 표면들은 열적 복사광의 낮은 복사율을 위해 구성되며 따라서 차폐막의 외부로부터의 낮은 열적 복사광 흡수 및 벽들의 내부 표면(115)으로부터의 낮은 열적 (흑체) 복사광 방출을 가능하게 한다. 추가적으로, 여기서도 역시, 측벽(114)들의 내부 표면(115)의 프로파일은 광학적 윈도우(112)로부터 검출기의 감응 영역의 바깥 영역들에(예컨대, 베이스(116)의 광/복사광 흡수 영역(118)들을 향해) 입사하는 시야-밖 복사광을 반사하도록 구성된다.

한편, 벽(114)들에 입사하는 시야-밖 복사광의 대부분이 통상적으로 향하게 되는 광 흡수 영역(118)들은, 포커싱된/확산되지 않은 복사광이 IR 검출기를 향해 직접적으로든 또는 간접적으로든 상기 광 흡수 영역들로부터 실질적으로 반사되지 않도록, 높은 흡수도/낮은 반사도를 갖도록 구성된다. 실제로는, 열적 평형이 유지되기 때문에, 광 흡수 영역(118)들에 의해 흡수된 에너지는 흑체 복사광으로서 베이스(116)로부터 방출된다. 그러나, 베이스(116)로부터 방출된 흑체 복사광의 패턴/공간 분포는 제어되어 광학적 윈도우(112)를 통해 입사하는 광의 패턴과는 실질적으로 독립적이다. 실제로, 베이스(116)로부터 방출된 복사광은 (광 흡수 영역(118)들의 높은 흡수 구조/코팅으로 인하여, 예컨대 거친/배플형 구조로 인하여) 확산되고/지향성이 없으며 (예컨대, 베이스 내의 열적 전도 및 검은 코팅의 확산 특성들로 인하여) 실질적으로 공간적으로 균질한 세기를 갖는다. 따라서, 베이스(116)로부터의 열적 잡음(예컨대, 측벽(114)들로부터 IR 검출기(122) 위로 반사된 베이스(116)의 열 "이미지")은 IR 검출기(122)에 의해 얻은 신호 내에서 계산(예컨대 차감/억제)될 수 있으며 따라서 향상된 SNR을 제공한다.

실제로는, IR 검출기(122)에 의해 획득된, 베이스(116)로부터의 열적 잡음의 세기는 베이스(116)의 온도에 의존한다. 따라서 그리고 선택적으로, 본 발명의 몇몇 실시예들에서, 베이스(116) 및 복사광 흡수 영역(118)들의 온도는 이러한 열적 잡음을 보다 정확하게 계산하기 위하여 실질적으로 일정한 온도로 안정화된다. 본 실시예에서, 온도 안정화 조립체(완전하게 도시되지는 않음)의 일부인 열-펌프 모듈(125)(예컨대, 전열 냉각기(thermo-electric-cooler, TEC))은 듀어 조립체(410)의 볼로미터 IR 검출기(122)와 베이스(116)에 열적으로 결합된다. 상기 열-펌프 모듈(125)은 IR 검출기(122)와 베이스(116)를 실질적으로 일정하고 고정된 온도 조건들에서 유지시키기 위해 온도 안정화 조립체에 의해 동작한다. 이는 베이스(116)로부터 방출된 잡음을 정확하게 고려하고 계산하도록 하므로 IR 검출 시스템(400)의 성능(SNR)을 향상시킨다.

(예컨대, 온도 안정화 조립체에 의해) 베이스(116)의 온도를 고정시키는 것은 선택적이라는 점을 여기서 유의하여야 한다. 그렇지 않더라도 IR 검출 시스템의 성능은 베이스(116)의 온도 안정화를 사용하지 않는 다른 (예컨대, 대안적인) 기술들에 의하여 향상될 수도 있다. 예를 들어, 베이스(116)의 다양한 온도들에서 베이스로부터 IR 검출기로 투사된 열적 잡음의 양을 평가하는 특별히 고안된 알고리즘들을 이용할 수 있다.

특정한 제한되지 않는 본 실시예에 있어서, 베이스(116) 상의 지정된 검출기 위치(117)는 실제로는 볼로미터 IR 검출기(122)를 향해 진행하는 검출될 광이 통과하는 조리개이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 광학적 윈도우(112)와 상기 지정된 위치(117) 중 어느 하나는 필터와 광학적 윈도우 중 어느 하나, 조리개 또는 다른 광학 소자들로서 구현될 수도 있다는 점을 이해하여야 한다. 위에서 지적한 바와 같이, 상기 지정된 위치(117)는 또한 검출기가 상부에 설치되는 실제 위치일 수도 있다.

도 5a 내지 5g는 본 발명에 따른 열적 차폐막들의 구성들의 몇몇 추가적인 예들을 자명한 방식으로 도시하고 있다. 이러한 예들에서, 차폐막의 측벽(114)들은 다수의 면(fecet)들을 포함한다. 상기 도면들에 도시된 열적 차폐막들은 동일한 참조번호들로 지시된 도 1a 및 1b의 열적 차폐막(110)에 대하여 위에서 설명한 것들과 유사한 요소들을 포함한다. 더욱 상세하게, 광학적 윈도우(112)와 베이스(116) 사이에 연장되는 열적 차폐막의 내부 표면(115)의 단면 프로파일은 실질적으로 불연속적인 경사(도함수)를 특징으로 한다.

도 5a, 5b 및 5c는 다수의 링-형태의(또는 절단된 원뿔과 닮은) 구조(S1-S5)들에 의해 측벽(114)들이 형성되는 본 발명의 열적 차폐막(510)의 예를 도시한다. 도 5a는 본 발명의 차폐막(510)의 분해 조립도를 도시하고 있다. 도 5b는 차폐막의 광축(z)을 포함하는 임의의 교차 평면으로 취한 차폐막의 단면도이다. 도 5c는 광축(z)에 수직하게 취한 차폐막(510)의 베이스(116)의 단면도이다. 본 실시예에 있어서, 도 5c로부터 알 수 있는 바와 같이, 베이스(116)는 원의 형태를 갖는다. 도 5b에 도시된 측벽(115)들의 내부 표면(115)의 프로파일 함수 P는 함께 접합된 다수의 직선들에 의해 형성된 매끄럽지 않은 함수이다. 상기 프로파일 함수 P는, 차폐막의 내부 표면이 그에 입사하는 시야-밖 복사광을 검출기의 감응 영역의 바깥 영역들로 반사하도록 상술한 조건들에 따라 구성된다. 본 실시예에서, 차폐막은 z-축에 대해 방사 대칭형이며, 따라서 z-축을 포함하는 어떠한 평면으로 취한 단면에 대해서도 유사한 프로파일들의 측벽들의 단면이 얻어진다.

도 5d, 5e 및 5f는 베이스와 광학적 윈도우 사이에서 각각 연장되는 다수의 패널들로 측벽(114)들이 형성되는 본 발명의 열적 차폐막(520)의 다른 예를 도시하고 있다. 제한되지 않는 본 예에서, 차폐막 측벽(114)들은 6개의 패널들로 구성된다. 도 5d는 차폐막(520)의 분해 조립도를 도시하고 있다. 측벽들을 형성하는 6개의 패널들 중 (도면에서) 3개의 전방 패널들은 참조번호 P1, P2 및 P3로 지시되어 있다.

도 5e는 차폐막의 광축(z)과 y축(도 5f에 표시)을 모두 포함하는 교차 평면으로 취한 차폐막의 단면도이다. 도 5f는 광축(z)에 수직한 교차 평면에 있는 차폐막(520)의 베이스(116)의 단면도이다. 베이스(116)는, 본 예에서, (6개의 면들을 갖는) 육각형의 형태를 갖는다. 그러나, 다른 개수의 면들을 포함하는 다른 형태의 베이스로 본 발명이 구현될 수도 있다는 점을 이해하여야 한다. 도 5e에 도시된 바와 같이, y 및 z 축 모두를 포함하는 평면으로 취한 내부 표면(115)의 단면의 프로파일 P는 도 1a 및 1b를 참조하여 설명한 기술과 유사하게 구성된 매끄러운 타원형 아크 형태를 갖는다. 본 실시예의 차폐막은 z 축을 중심으로 방사 대칭형이 아니기 때문에(베이스의 형태가 원형이 아님), z 축을 포함하는 임의의 평면으로 취한 차폐막 벽들의 단면 프로파일들은 도시된 프로파일 P보다 크거나 또는 그와 동일한 경사값의 프로파일 함수 P'를 특징으로 할 수 있다. 따라서, 차폐막의 내부 표면은 그에 입사하는 시야-밖 복사광을 검출기의 감응 영역의 바깥 영역들로 반사한다.

도 5g는 차폐막의 측벽(114)들이 다수의 실질적으로 평면인 면들을 포함하는 본 발명에 따른 열적 차폐막(530)의 또 다른 예의 분해 조립도를 도시하고 있다. 본 실시예에 있어서, 광축(z)에 수직하게 취한 차폐막(530)의 베이스(116)의 단면은 도 5f에 도시된 육각형 형태를 갖는다. 도 4f에 도시된 y축과 차폐막의 광축(z)을 포함하는 평면으로 취한 차폐막(530)의 측벽(114)들의 단면 프로파일은 도 5b에 도시된 것과 유사하다.

따라서, 본 발명은 새로운 듀어 조립체 및 이를 이용하는 IR 검출 시스템을 제공하며, 여기서 웜 차폐 유닛은 집광 영역을 광학적으로 둘러싸기 위한 봉지로서 구성되고, 입사광의 광 부분이 집광 영역의 바깥 영역들을 향해 반사되도록 적절한 기하학적인 형태의 반사성 내부 표면을 구비하여 사용된다. 본 기술분야의 당업자는 다양한 변형들을 쉽게 이해할 것이고 첨부된 청구범위에서 그리고 그에 의해 정의되는 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 대한 변화를 적용할 수 있다.

Claims (18)

1. IR 검출기 유닛을 포함하는 종류의 광학적 IR 검출 시스템에서의 사용을 위한 듀어 조립체에 있어서,
   복사광 흡수 영역들을 포함하며 상기 듀어 조립체의 집광 영역을 획정하도록 배열된 베이스; 및
   상기 듀어 조립체에 입사하는 입사광이 통과하는 광학적 윈도우를 구비하는 웜 차폐 유닛을 포함하고,
   상기 듀어 조립체는 상기 웜 차폐 유닛에 의해 형성되는 단일한 차폐 구조로서 구성되는 열적 차폐막을 포함하며, 상기 웜 차폐 유닛은 상기 베이스를 광학적으로 둘러싸기 위한 봉지로서 구성되며 반사성 내부 표면을 구비하고, 상기 웜 차폐 유닛의 외부 표면과 상기 반사성 내부 표면은 상기 IR 검출기가 감응하는 파장 내에서 수 퍼센트를 초과하지 않는 낮은 복사율을 가짐으로써 주어진 온도 조건 하에서 상기 표면들에 의해 흡수되는 복사광의 양을 줄이고 상기 내부 표면으로부터 방출되는 복사광의 양을 줄이며; 상기 반사성 내부 표면의 형태는 상기 광학적 윈도우를 통해 진행하여 상기 반사성 내부 표면에 입사하는 광 부분들을 상기 집광 영역의 바깥 영역들로 반사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 듀어 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 웜 차폐 유닛의 상기 반사성 내부 표면은 상기 집광 영역에 광학적으로 노출되어 있는 듀어 조립체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 웜 차폐 유닛의 상기 내부 표면과 대향하고 있는 상기 복사광 흡수 영역들의 표면은 복사율을 가짐으로써 베이스의 표면에 의한 효율적인 복사광 흡수를 제공하는 듀어 조립체.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 복사광 흡수 영역들의 상기 표면은 상기 표면으로부터의 복사광의 반사를 최소화하도록 구성된 듀어 조립체.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 듀어 조립체는 상기 IR 검출 유닛의 적어도 감광 영역을 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 포함하는 종류의 광학적 IR 검출 시스템에서의 사용을 위해 구성되며, 상기 듀어 조립체는 상기 베이스의 상기 복사광 흡수 영역들을 냉각시키기 위해 상기 냉각 시스템과 상기 베이스를 열적으로 결합시키도록 구성된 듀어 조립체.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 듀어 조립체는 상기 IR 검출 유닛의 적어도 감광 영역을 안정화시키기 위한 온도 안정화 시스템을 포함하는 종류의 광학적 IR 검출 시스템에서의 사용을 위해 구성되며, 상기 듀어 조립체는 상기 베이스의 상기 복사광 흡수 영역들의 온도를 안정화시키기 위해 상기 온도 안정화 시스템과 상기 베이스를 열적으로 결합시키도록 구성된 듀어 조립체.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 웜 차폐 유닛은, 상기 광학적 윈도우가 배치되어 있는 상기 웜 차폐 유닛의 표면을 향해 상기 베이스로부터 연장되며 상기 광학적 윈도우와 상기 집광 영역 사이에서 광의 일반적인 진행 방향을 나타내는 상기 듀어 조립체의 광축을 획정하는 측벽을 포함하는 듀어 조립체.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 내부 표면은 상기 듀어 조립체의 내부를 향해 대향하는 상기 측벽의 표면들을 포함하는 듀어 조립체.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 웜 차폐 유닛의 상기 외부 표면은 상기 듀어 조립체의 외부를 향해 대향하는 상기 측벽의 표면들을 포함하는 듀어 조립체.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 측벽은 함께 접합된 다수의 면들을 포함하며, 상기 내부 표면은 상기 면들의 접합된 표면들에 의해 형성되는 듀어 조립체.
11. 제 7 항에 있어서,
    상기 광축을 포함하는 교차 평면 내에서 취한 상기 내부 표면의 단면 윤곽의 형태는 상기 광학적 윈도우를 통과하여 상기 내부 표면으로 진행하는 입사광이 상기 베이스의 적어도 하나의 복사광 흡수 영역을 향해 반사되도록 구성되는 듀어 조립체.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 내부 표면의 단면 윤곽의 형태는 상기 내부 표면의 표면적을 줄임으로써 상기 내부 표면으로부터의 열적 복사광의 방출량을 줄여 상기 집광 영역을 통한 집광의 신호대 잡음비를 증가시키도록 설계된 듀어 조립체.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 형태는 오목하게 형성된 곡면을 갖는 듀어 조립체.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단면 윤곽의 형태는 타원형 아크의 형태인 듀어 조립체.
15. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단면 윤곽의 형태는 쌍곡선 아크의 형태인 듀어 조립체.
16. 제 1 항에 따른 듀어 조립체, 및 상기 듀어 조립체의 집광 영역에 배열된 IR 검출기 유닛을 포함하는 광학적 IR 검출 시스템.
17. 삭제
18. 삭제

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