一种变F数冷屏、杜瓦组件及红外探测器的制作方法

一种变f数冷屏、杜瓦组件及红外探测器
技术领域
1.本技术涉及红外探测器技术领域，具体涉及一种变f数冷屏、杜瓦组件及红外探测器。


背景技术：

2.红外探测器技术具有被动探测、探测精度高、环境适应性强的特点,广泛应用于预警探测、情报侦察、精确打击、夜视、天文观测等领域。为了满足大视场、高空间分辨率及小型化红外成像系统的应用需求,大面阵、小型化、高可靠性探测器组件成为近年来研究的重点。冷屏是红外探测器杜瓦组件内一个重要的薄壁部件,通常将其粘接在框架上,可以起到限制探测器视场,消除杂散辐射的作用。
3.红外探测器作为能够探测红外波段的传感器，被广泛应用于航天航空等领域。为满足不同的应用需求，红外探测器组件内视场范围采用固定值设计，红外探测器芯片的视场范围由冷屏的f数限制。传统红外探测器冷屏f数的设计是固定值，不利于红外探测器组件在不同应用场景下的f数切换。
4.背景技术部分的内容仅仅是公开发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。


技术实现要素：

5.本技术旨在提供一种变f数冷屏、杜瓦组件及红外探测器，解决了在不同应用场景下的冷屏f数可以自由切换的问题。
6.根据本技术的一方面，提出一种变f数冷屏，包括冷屏、可变光阑件和侧摆动件，其中，可变光阑件设置于所述冷屏的开口端；侧摆动件设置于所述冷屏的侧壁上，耦接于所述可变光阑件，用于控制调节所述可变光阑件的光阑通孔大小，使冷屏的f数变化。
7.根据一些实施例，所述可变光阑件包括：定槽滑片，设置于所述冷屏的开口端，所述定槽滑片的中央处具有光阑通孔；旋转滑片，所述旋转滑片活动连接于所述定槽滑片上；多个挡板，所述多个挡板耦接于所述定槽滑片和所述旋转滑片上；其中，使所述旋转滑片相对于所述定槽滑片同心转动，带动所述多个挡板运动，使光阑通孔的大小变化。
8.根据一些实施例，所述定槽滑片包括：多个固定部，用于将所述定槽滑片固定于所述冷屏上；多个离心槽和多个同心槽，所述多个挡板分别可活动地卡接于所述多个离心槽和所述多个同心槽内，从而限定所述多个挡板的运动轨迹。
9.根据一些实施例，所述多个离心槽分布于以所述光阑通孔的中心为圆心的第一圆周上，所述多个同心槽分布于以所述光阑通孔的中心为圆心的第二圆周上，所述第二圆周小于所述第一圆周，所述多个离心槽与所述同心槽的数量相同。
10.根据一些实施例，所述旋转滑片包括：旋柄，耦接于所述侧摆动件；多个固定孔，所述多个固定孔分别配合于所述多个同心槽。
11.根据一些实施例，每个所述挡板均包括：固定件，穿过所述固定孔限位于所述同心
槽内；滑动件，限位于所述离心槽内。
12.根据一些实施例，所述侧摆动件包括：立杆支撑架，设置于所述冷屏上；立杆滑片，活动连接于所述立杆支撑架上，能够绕所述立杆支撑架上的支点摆动，所述立杆滑片通过拨杆连接于所述旋柄。
13.根据一些实施例，所述立杆滑片通过电磁控制器驱动控制。
14.根据一些实施例，所述立杆支撑架上绕所述支点的周向上设置多个电磁线圈，所述立杆滑片上设置有与所述多个电磁线圈配合的一个磁铁。
15.根据一些实施例，所述多个电磁线圈用于控制所述立杆滑片上的磁铁在不同预设位置上进行切换。
16.根据本技术的一方面，提出一种杜瓦组件，包括如上所述的变f数冷屏。
17.根据本技术的一方面，提出一种红外探测器，包括如上所述的杜瓦组件。
18.基于上述的一种变f数冷屏、杜瓦组件及红外探测器，变f数冷屏的结构设计简单，实现了冷屏开口大小的控制，可以方便、快捷、有效的实现真空封装下的红外探测器冷屏f数可变，并且避免杜瓦组件真空漏热的情况。
19.为能更进一步了解本技术的特征及技术内容，请参阅以下有关本技术的详细说明与附图，但是此说明和附图仅用来说明本技术，而非对本技术的保护范围作任何的限制。
附图说明
20.下面结合附图详细说明本公开的实施方式。这里，构成本公开一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解。本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：
21.图1示出根据本技术示例实施例的变f数冷屏的立体结构示意图。
22.图2示出根据本技术示例实施例的冷屏的结构示意图。
23.图3-5示出根据本技术示例实施例的可变光阑件的不同开口位置的示意图。
24.图6示出根据本技术示例实施例的变f数冷屏的定槽滑片的结构示意图。
25.图7示出根据本技术示例实施例的变f数冷屏的旋转滑片的结构示意图。
26.图8示出根据本技术示例实施例的变f数冷屏的挡板的结构示意图。
27.图9-11示出根据本技术示例实施例的侧摆动件的立杆滑片的不同工作位置的示意图。
具体实施方式
28.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"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。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所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，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发明中的具体含义。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
33.红外探测器组件是一种真空组件，且冷屏部分是低温(-190℃)工作状态下，对于真空内低温部的零件运动的控制，不同于传统的相机f数开口的控制方式，而需要进行绝热的考量，以及在低温环境中动作执行部分的考量，传统红外探测器并未对此进行深入的研究，以及未提出有效的解决方案。
34.杜瓦窗口内部光阑可以认为是一种冷光阑或冷阑,通常将制冷型红外探测器的f数定义为冷阑到探测器的距离与冷阑口径的比值。当探测器和杜瓦组装完成后,探测器的f数就已经确定,标准制冷型红外探测器产品的f数通常为2或4。固定f数值的制冷型探测器用于红外成像系统时,如果探测器f数小于光学系统,则会有外部杂散辐射(红外波段的杂散光)进入探测器，当探测器f数过大时,冷阑会遮挡一部分成像光线,引起渐晕现象。因此为了更好的匹配光学系统，变f数红外探测器可以实现大视场和小视场之间切换，大视场范围内搜索目标,小视场范围内进行目标识别与跟踪,利于军事目标侦查和监视。传统红外探测器的f数值是固定的，因此其最终的视场范围是固定，所以其应用范围受限。
35.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本技术。
36.图1示出根据本技术示例实施例的变f数冷屏的立体结构示意图。
37.图2示出根据本技术示例实施例的冷屏的结构示意图。
38.如图1-2所示，根据本技术示例实施例，本技术公开一种变f数冷屏10，包括冷屏100、可变光阑件200和侧摆动件300，其中，可变光阑件200设置于冷屏100的开口端；侧摆动件300设置于冷屏100的侧壁上，耦接于可变光阑件200，用于控制调节可变光阑件200的光
阑通孔大小，使冷屏100的f数变化。可变f数冷屏10的结构设计简单，实现了冷屏100开口大小的控制，可以方便、快捷、有效的实现真空封装下的红外探测器冷屏100f数可变。
39.如图2所示，冷屏100设置为大开口，设计为同心圆孔径结构，另外在冷屏100的开口端的沿周向设置有三个支撑固定结构，用于设置可变光阑件200。
40.图3-5示出根据本技术示例实施例的可变光阑件的不同开口位置的示意图。
41.如图3-5所示，根据本技术实施例，可变光阑件200包括定槽滑片2001、旋转滑片2003和多个挡板2005。
42.定槽滑片2001设置于冷屏100的开口端，定槽滑片2001的中央处具有光阑通孔20013。旋转滑片2003活动连接于定槽滑片2001上。多个挡板2005耦接于定槽滑片2001和旋转滑片2003上。其中，使旋转滑片2003相对于定槽滑片2001同心转动，带动多个挡板2005运动，使光阑通孔20013的大小变化。由定槽滑片2001限定旋转滑片2003进行圆周运动，来带动多个挡板2005的定向运动，从而控制光阑通孔20013的大小。
43.图6示出根据本技术示例实施例的变f数冷屏的定槽滑片的结构示意图。
44.参图6可见，根据本技术实施例，定槽滑片2001包括多个固定部20011、多个离心槽20017和多个同心槽20015。
45.多个固定部20011用于将定槽滑片2001固定于冷屏100上。多个挡板2005分别可活动地卡接于多个离心槽20017和多个同心槽20015内，从而限定多个挡板2005的运动轨迹。
46.根据本技术实施例，多个离心槽20017分布于以光阑通孔20013的中心为圆心的第一圆周上，多个同心槽20015分布于以光阑通孔20013的中心为圆心的第二圆周上，第二圆周小于第一圆周，多个离心槽20017与同心槽20015的数量相同。
47.图7示出根据本技术示例实施例的变f数冷屏的旋转滑片的结构示意图。
48.参图7可见，根据本技术实施例，旋转滑片2003包括旋柄20031和多个固定孔20033，旋柄20031耦接于侧摆动件300。多个固定孔20033分别配合于多个同心槽20015。
49.图8示出根据本技术示例实施例的变f数冷屏的挡板的结构示意图。
50.参图8可见，根据本技术实施例，每个挡板2005均包括固定件20051和滑动件20053，固定件20051穿过固定孔20033限位于同心槽20015内，在固定件20051的端部设置固定环，避免挡板2005脱离。滑动件20053限位于离心槽20017内。
51.根据本技术实施例，光阑通孔20013可以设置为正方形、圆形、多边形或其他形状，本技术不做具体限定，多个挡板2005运动方向和光阑通孔20013的开口边缘方向垂直。多个挡板2005的数量可以设置为4个，本技术不作具体限定。
52.其中，定槽滑片2001的中央处具有最大的光阑通孔20013，周边设置有离心槽20017、同心槽20015，其弧长设计按照满足调节光阑通孔20013的大小的要求来设计旋转滑片2003的旋转角度进行的。挡板2005尾端的固定件20051和同心槽20015配合安装，挡板2005的滑动件20053和离心槽20017配合安装，同时旋转滑片2003安装于挡板2005和定槽滑片2001之间，挡板2005尾端的固定件20051穿过旋转滑片2003的固定孔20033与同心槽20015配合安装。旋转滑片2003相对于定槽滑片2001做同心旋转运动，带动多个挡板2005同时运动，同时多个挡板2005的滑动件20053在定槽滑片2001的离心槽20017沿槽向的轨迹运动，使挡板2005运动方向和光阑通孔20013开口边缘方向平行运动，从而达到控制光阑通孔20013开口大小，即控制冷屏100的f数值的大小的目的。
53.图9-11示出根据本技术示例实施例的侧摆动件的立杆滑片的不同工作位置的示意图。
54.参图9-11可见，根据本技术实施例，侧摆动件300包括立杆支撑架3001和立杆滑片3004。
55.立杆支撑架3001设置于冷屏100上。立杆滑片3004活动连接于立杆支撑架3001上，能够绕立杆支撑架3001上的支点摆动，立杆滑片3004通过拨杆400连接于旋柄20031。立杆支撑架3001上设置有旋转杆3002，立杆滑片3004上设置有配合于旋转杆3002的通孔，立杆滑片3004设置于旋转杆3002上后，在旋转杆3002的端部设置有立杆固定环3005，用于将立杆滑片3004可滑动的固定于旋转杆3002上。
56.根据本技术实施例，立杆滑片3004通过电磁控制器驱动控制。本技术的可变f数值的冷屏100结构可以应用在液氮温度环境，经过常温至液氮温度的变换循环后，仍然具有运转功能，提高了零部件的可靠性。并且本技术使用的电磁驱动控制的方式，避免了杜瓦组件真空环境内部的热传递，使其能够在红外探测器的杜瓦组件真空封装中使用。
57.立杆支撑架3001上绕支点的周向上设置多个电磁线圈3003，立杆滑片3004上设置有与多个电磁线圈3003配合的一个磁铁3006。
58.多个电磁线圈3003用于控制立杆滑片3004上的磁铁3006在不同预设位置上进行切换。
59.侧摆动件300通过为电磁驱动器的驱动形式，来调节立杆滑片3004的运动位置，从而达到控制可变光阑件200的开口大小的目的，进一步完成可变f数冷屏10正常工作的功能。可变光阑件200上的旋转滑片2003的旋柄20031的运动是由侧摆动件300控制，通过拨杆400将旋转滑片2003和立杆滑片3004连接，通过电磁线圈3003和电磁之间的效应，控制立杆滑片3004的摆动角度。
60.根据本技术的一方面，提出一种杜瓦组件，包括如上的变f数冷屏10。
61.可变f数冷屏10应用于红外探测器的杜瓦组件中，由于杜瓦组件的真空和绝热的限制性要求，本技术采用电磁驱动的方式，通过改变电信号控制的方式来控制杜瓦组件内部的零件的运动，控制冷屏100开口的大小，从而达到控制冷屏f数的大小。可变f数值的冷屏100可以有效的避免杜瓦组件内部的运动零件和杜瓦组件外部接触，而导致的真空短路失效。
62.根据本技术的一方面，提出一种红外探测器，包括如上的杜瓦组件。
63.最后应说明的是：以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。