CN112363360B - 一种光阑、红外模组及红外成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光阑、红外模组及红外成像设备，光阑包括主体，且所述主体一侧覆盖有黑色涂层，另一侧覆盖有高反射率涂层，且所述主体上开设有供光线通过的开孔。本发明通过在红外模组中添加光阑来有效抑制来自内部的热辐射，由此减少杂散光，提高红外成像的对比度。

Description

一种光阑、红外模组及红外成像设备

技术领域

本发明涉及红外成像技术领域，具体为一种光阑、红外模组及红外成像设备。

背景技术

如图1所示，现有的红外模组通常包括：封装在基板1上的探测器2，红外镜头3与支撑座4螺纹连接后粘接在基板1上。

但上述结构会带来以下问题：

1、来自基板1的热辐射(如图1中实线箭头所示)向外扩散、反射，进而被探测器2接收；2、基板1通过传导将热量传递到红外镜头3，红外镜头3的温度升高后也成为热辐射源，其中部分热辐射(如图1中虚线箭头所示)也会直射到探测器2的成像面上。

由此，如图2所述，在现有的红外模组结构中，由于模组内部热源的热辐射(如基板1、红外镜头3产生的部分热辐射)也会到达探测器2的成像面，因此其会干扰目标成像，产生杂散光，进一步降低红外热成像的对比度，严重时会覆盖探测的目标信号。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种光阑、红外模组及红外成像设备，其通过在红外模组中添加光阑来有效抑制来自内部的热辐射，由此减少杂散光，提高红外成像的对比度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，提供了一种光阑，包括主体，所述主体一侧覆盖有黑色涂层，另一侧覆盖有高反射率涂层，且所述主体上开设有供光线通过的开孔。

优选的，所述主体整体由塑料材质制成的片状结构。

优选的，所述黑色涂层的光吸收率≥98％。

优选的，所述高反射率涂层的光反射率≥80％。

还提供一种红外模组，其包括：基板；红外探测器，其安装在所述基板上；支撑座，其固定在所述基板上，且具有容纳所述红外探测器的内部空间；红外镜头，其与所述支撑座连接；其特征在于，所述红外模组还包括上述光阑；

所述光阑位于所述外探测器与红外镜头之间，且所述主体上覆盖的黑色涂层面向红外探测器，高反射率涂层面向所述红外镜头。

优选的，所述光阑的边缘整体为中心对称的闭合弧形结构，其由第一弧形、第二弧形、第三弧形以及第四弧形首尾顺次连接形成。

优选的，所述第一弧形、第三弧形的弧长相等，第二弧形、第四弧形的弧长相等。

优选的，第一弧形的弧长大于第二弧形的弧长。

优选的，光阑开孔的长度Sx和宽度Sy同时满足以下条件：

Sx≤lx≤Zx

Sy≤ly≤Zy

0≤Xm≤(Zx-Sx)/2

0≤Ym≤(Zy-Sy)/2

lx+2Xm≤Zx

ly+2Ym≤Zy；

其中，Zx、Zy分别为支撑座投影的长度和宽度；lx、ly分别为红外探测器成像面的长度和宽度；Xm为第一弧形、第三弧形的高度，Ym为第二弧形、第四弧形的高度。

还提供一种包括上述红外模组的红外成像设备。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明的光阑可适用于红外模组封装，且通过涂层有效抑制内部部件(如基板、红外镜头)产生的热辐射，进而大幅减少杂散光，提高红外成像的对比度以及成像效果。

附图说明

图1为现有技术中红外模组的纵剖图；

图2为现有技术中红外探测器成像面的效果图；

图3为本发明光阑的纵剖图；

图4为本发明红外模组的纵剖图；

图5为本发明红外探测器成像面的效果图；

图6a为本发明光阑的俯视图/仰视图；

图6b为本发明光阑与支撑座投影、红外探测器成像面的位置关系图。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图3所示，本实施例中的光阑5可用于红外模组的封装，具体包括：主体54，其整体可以是由塑料材质(如PET)制成的片状结构，且所述主体54一侧覆盖有高吸收率黑色涂层51(光吸收率≥98％)，另一侧覆盖有高反射率涂层52(光反射率≥80％，可优选朗伯体涂层)，以增加表面粗糙度，同时，所述主体54上开设有供光线通过的开孔53。

实施例2：

本实施例提供了一种红外模组，如图4所示，其包括：基板6；红外探测器7，其安装在所述基板6上，且与所述基板6之间实现信号传输；支撑座8，其固定在所述基板6上，且具有容纳所述红外探测器7的内部空间81，优选的，所述支撑座8由导热材料制成；红外镜头9，其与所述支撑座8可拆卸的连接(如螺纹连接等)；以及实施例1所述的光阑5，其连接所述支撑座8，且位于所述外探测器7与红外镜头9之间，且所述光阑5的片状主体54上覆盖的高吸收率黑色涂层51面向红外探测器7，高反射率涂层52面向所述红外镜头7；红外镜头9、开孔53同轴设置，光线依次通过红外镜头9、光阑5的开孔53后达到红外探测器7，以通过红外探测器7成像。

由此，本实施例中，当红外探测器7工作产生的热量传导给基板6，基板6热量再通过热辐射方式向四周散去时，基板6上方有光阑5遮挡，基板6向上产生的热辐射(即图中虚线箭头所示)会被面向红外探测器7的高吸收率黑色涂层51吸收，使其不会被进一步反射到红外探测器7的成像面上，即，通过光阑5可有效抑制来自基板6的热辐射。

进一步的，由于红外镜头9和支撑座8接触，红外探测器7工作产生的热量会通过基板6、支撑座8传递给红外镜头9，因此红外镜头9也会产生热辐射(即图中实线箭头所示)，并且会向下、朝红外探测器7所在方向发散，此时则可通过光阑5的高反射率涂层52对红外镜头9产生的热辐射进行漫反射，稀释热辐射能量强度，从而有效抑制来自红外镜头9的热辐射。

如图5即示出了本实施例中红外模组的红外成像效果，从中可以看出，通过上述光阑5消杂后，几乎没有杂散光影响，有助于显著提高成像对比度，进一步提高成像质量。

实施例3：

本实施例与实施例2的不同之处仅在于，本实施例对光阑5的开孔53做了进一步优化。

具体的，如图6a-6b所示，在俯视/仰视视角下，本实施例中的光阑5的边缘整体为中心对称的闭合弧形结构，其具体由第一弧形501、第二弧形502、第三弧形503以及第四弧形504首尾顺次连接形成，其中第一弧形501、第三弧形503的弧长相等，第二弧形502、第四弧形504的弧长相等，且第一弧形501的弧长大于第二弧形502的弧长，同时，开孔53的长度Sx和宽度Sy需同时满足以下条件：

Sx≤lx≤Zx

Sy≤ly≤Zy

0≤Xm≤(Zx-Sx)/2

0≤Ym≤(Zy-Sy)/2

lx+2Xm≤Zx

ly+2Ym≤Zy；

其中，Zx、Zy分别为支撑座8投影P1的长度和宽度；lx、ly分别为红外探测器7成像面P2的长度和宽度；Xm为第一弧形501、第三弧形503的高度，Ym为第二弧形502、第四弧形504的高度。

通过上述优化，可使得杂散光在红外探测器7成像面上的能量分布以及能量分布的非均匀性均趋于最小，由此使得光阑5的开孔53既不阻挡有效热能量光线，不影响正常成像，又能阻挡因基板6、红外镜头9产生热辐射而形成的杂散光。

实施例4：

本实施例提供了一种包括实施例2或3所述红外模组的红外成像设备。

综上所述，本发明中的光阑可适用于红外模组封装，且通过涂层有效抑制内部部件(如基板、红外镜头)产生的热辐射，进而大幅减少杂散光，提高红外成像的对比度以及成像效果。

需要说明的是，上述实施例1至4中的技术特征可进行任意组合，且组合而成的技术方案均属于本申请的保护范围。且在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于红外模组封装的光阑，包括整体为片状结构的主体，其特征在于，所述主体一侧覆盖有黑色涂层，另一侧覆盖有高反射率涂层，所述黑色涂层面向红外模组的红外探测器，所述高反射率涂层面向红外模组的红外镜头；所述主体上开设有供光线通过的开孔。

2.如权利要求1所述的光阑，其特征在于，所述主体整体由塑料材质制成的片状结构。

3.如权利要求1所述的光阑，其特征在于，所述黑色涂层的光吸收率≥98%。

4.如权利要求1所述的光阑，其特征在于，所述高反射率涂层的光反射率≥80%。

5.一种红外模组，其包括：基板；红外探测器，其安装在所述基板上；支撑座，其固定在所述基板上，且具有容纳所述红外探测器的内部空间；红外镜头，其与所述支撑座连接；其特征在于，所述红外模组还包括权利要求1-4任一项所述的光阑；

所述光阑位于所述外探测器与红外镜头之间，且所述主体上覆盖的黑色涂层面向红外探测器，高反射率涂层面向所述红外镜头。

6.如权利要求5所述的红外模组，其特征在于，所述光阑的边缘整体为中心对称的闭合弧形结构，其由第一弧形、第二弧形、第三弧形以及第四弧形首尾顺次连接形成。

7.如权利要求6所述的红外模组，其特征在于，所述第一弧形、第三弧形的弧长相等，第二弧形、第四弧形的弧长相等。

8.如权利要求7所述的红外模组，其特征在于，第一弧形的弧长大于第二弧形的弧长。

9.如权利要求5所述的红外模组，其特征在于，光阑开孔的长度Sx和宽度Sy同时满足以下条件：

Sx≤lx≤Zx

Sy≤ly≤Zy

0≤Xm≤（Zx-Sx）/2

0≤Ym≤（Zy-Sy）/2

lx+2Xm≤Zx

ly+2Ym≤Zy；

其中，Zx、Zy分别为支撑座投影的长度和宽度；lx、ly分别为红外探测器成像面的长度和宽度；Xm为第一弧形、第三弧形的高度，Ym为第二弧形、第四弧形的高度。

10.一种包括权利要求5-9任一项所述红外模组的红外成像设备。

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