[实用新型]自视式球形红外光学冷屏

说明书

本实用新型涉及光学领域，是一种除透镜外的光学零件，特别是一种自视式球形红外光学冷屏。

在对地观察系统中，空间红外光学遥感仪器的控测灵敏度，与红外背景辐射有关。每个探测器像元所接收到的红外辐射是：通过光学系统从场景中接收到目标信号与探测器通过它前面的冷屏而观看到的仪器内腔辐射之和。通常情况下探测器是通过一个比数值孔径大的多的立体角观看仪器腔体，因此，背景辐射是目标信号的数倍之多。以往解决问题的方法是在光路中加一平板状或其它形状的机械式冷屏，用来屏蔽仪器的内腔辐射，该方法只能屏蔽一次辐射。由于普通冷屏的温度高于探测器温度，所以无法解决普通冷屏自身的二次辐射。如果采用将冷屏进行致冷的方法，则增加能耗，而且因为存在温度梯度，仍旧有残余的二次辐射。

本实用新型的目的是在于提供一种利用光学反射原理进行红外辐射屏蔽的自视式球形红外光学冷屏。

自视式球形红外光学冷屏，是完全不同概念的新型光学冷屏。本实用新型的目的通过如下技术方案达到：光学冷屏的内腔形状为球面，球形壳体以金属材料制成，并且内外都镀有光学反射膜，基底平面为安装平面。红外探测器的光敏面中心与冷屏内腔的球心重合。球形壳体顶点处有一个与光束截面形状相匹配的光栏孔。冷屏外表面的光学反射膜层，将仪器内腔对冷屏的热辐射能量反射掉，消除冷屏因此产生温度升高的现象。除有效视场外，光敏面的中心点，无论从那个角度“看”出去，根据光学反射定律，光线的入射角等于反射角，都将“看”到自己(光线沿原光路返回)；偏离中心的点，都将“看”到法线反射点与球心的连线)另一侧的点。半球面内腔实际上是一个凹球面反射镜，凹球面反射镜的焦距为： f ′ = r 2 ]]>其中r为曲率半径。当光敏面中心与球心重合时，物距L=r，可以由高斯公式： 1 L ′ - 1 L = 1 f ′ ]]>

 求得像距L′=r，结果物像距相等，物平面与像平面重合，说明像点都位于光敏面，“看”到的是探测器自身。因是同一探测器温度，没有温度梯度，所以没有背景辐射噪声。

本实用新型附图说明如下：图1是本实用新型的工作原理示意图，图中：1．面阵探测器的光敏元2．法线的另一侧点3．内腔壳体的球心，光敏元中心与球心重合4．偏离光敏元中心的点5．中心点的“自视”光线6．内反射膜7．安装平面8．安装孔9．球形壳体10．外反射膜11．光栏孔图2为本实用新型第一实施例的结构示意图，图中：3．壳体球心6．内反射膜7．安装平面8．安装孔9．球形壳体10．外反射膜11．光栏孔图3为本实用新型第二实施例的结构示意图，图中：3．壳体球心6．内反射膜7．安装平面8．安装孔9．球形壳体10．外反射膜12．透射式平面光栏13．增透膜14．低温密封胶

下面结合附图对本实用新型作详细的阐述。

工作原理，请参考图1，光学冷屏由内外为半球面构成球形壳体9，并且内外面都镀有光学反射膜6与10。红外探测器的光敏元1中心与冷屏内腔的球心3重合。冷屏外表面的光学反射膜层10，将仪器内腔对冷屏的热辐射能量反射掉，消除冷屏因此产生温度升高的现象。除有效视场外，光敏面的中心点，无论从那个角度“看”出去，根据光学反射定律，光线的入射角等于反射角，都将“看”到自己，如光线5沿原光路返回。偏离中心的点4，将“看”到法线(反射点与球心3的连线)另一侧的点2，无疑这些点都位于反射像平面即光敏元所在的平面上，“看”到的是探测器自身。