本發明公開了一種紅外大面陣多模塊自動拼接機構。紅外大面陣多模塊自動拼接機構由焦平面拼接基板、大面陣探測器模塊、大面陣紅外探測器拼接機構、微調壓電步進馬達、微調壓電旋轉馬達組成。先在定位打孔焦平面拼接基板并涂覆低溫膠，將多個面陣探測器安裝在基板上，借助紅外焦平面大面陣多模塊對中拼接機構實現水平面及Z軸高度方向高精度調節。之后將拼接基板與多個紅外探測器模塊常溫固化，最后再將紅外焦平面多模塊對中拼接機構與帶大面陣紅外探測器和微調步進及旋轉馬達分離，這樣就完成了多模塊大面陣紅外探測器的三維拼接。本發明可實現多個探測器模塊間高精度自動對中拼接、精度高、重復性好，同時大規模面陣模塊可單獨替換，可維修性好。

技術領域

本發明涉及多模塊紅外探測器的拼接技術，具體指一種紅外大面陣多模塊自動拼接機構，它適用于大面陣紅外焦平面探測器組件組裝，同樣適用于多模塊CCD焦平面探測器組件組裝。

背景技術

紅外遙感儀器的兩個重要性能指標為視場和空間分辨率。紅外遙感儀器的兩個重要性能指標為視場和空間分辨率。視場擴大可以增加儀器的觀測范圍，空間分辨率提高可以改善儀器的成像質量。在紅外成像系統中，光學系統的焦距和探測器的規模尺寸決定了系統的視場，光學系統的焦距和像元尺寸大小決定了系統的空間分辨率。在探測器靶面一定的情況下，為了提高成像系統的作用距離和分辨率等總體指標，需要采用長焦距光學系統，導致系統視場減小，因此在紅外探測器規模和像元尺寸一定的情況下，紅外系統視場和分辨率存在相互制約的關系。

在研制高分辨大視場光學系統中，為了克服視場和分辨率存在矛盾，解決的途徑之一為采用高分辨效率、超大規模面陣紅外焦平面探測器。紅外探測器受制備工藝、填充系數、靈敏度、成品率、成本等因素的限制，其規模是一定的。為了得到超大規模面陣大像元的面陣探測器件，一般采用多個大規模的面陣探測器(如1K×1K、4K×4K等)通過“無縫”拼接而成。“無縫”拼接并不是指真正意義上的焦平面無縫拼接，而是通過一定的視場拼接方法，對整個視場進行無縫覆蓋。典型的方法有品字形拼接，通過兩次或多次成像覆蓋，采用圖像拼接的方法完成視場的無縫拼接?；蚴遣捎锰镒中推唇?，直接實現視場的無縫拼接，這樣成像的光學結構更為簡單，成像時間更短，但需要多個大規模的面陣探測器之間在三維空間上具有較高的精度要求。

傳統的拼接主要是滿足在XY平面及旋轉方向的精度，其拼接方法為在顯微鏡或顯微投影儀下，用鑷子將探測器模塊放在涂有粘合劑的基板上，然后手動或通過特定的微調機構將探測器撥動到指定的位置。具體見中國專利03230349.1長線列紅外探測器件拼接裝置?；蚴遣捎枚嗄K面陣紅外探測器三維拼接結構進行品字形的多個小模塊焦平面探測器拼接，但是這個方法通過鉸鏈的方式精度控制比較難于操作。具體見CN103411681A

通過傳統的方法不能滿足對Z軸即高度方向多個探測器焦面的平面度精度的拼接要求。文章《Performance?of?the?QWIP?focal?plane?arrays?for?NASA'sLandsat?DataContinuity?Mission》(Proc.of?SPIE?Vol.8012)3個640×512拼接在一起，其三個模塊拼接后Z軸方向多個探測器焦面的平面度精度達到

±8.54μm。文章描述的原理是控制探測器襯底、讀出電路、硅襯底的精度，同時在讀出電路與硅襯底、硅襯底與因瓦基板之間用不同直徑的空心微小珠和粘合劑在填充間隙。具體實施方法未見報道。

SBIRS-high系統由6個中波紅外512×512拼接而成，其拼接原理為首先選取一個平面度很高的膠接平面，選擇不易變形且溫度特性良好的膠，將其均勻的涂在平面上；然后采用吸盤將焦平面放置在膠上，等待膠干后放開吸盤，拼接焦平面的平面度依靠吸盤每次放置焦平面的高度保證，其平面度誤差依靠膠來調整。其優點在于可以實現非常高精度的平面拼接；其難點在于膠材料的選取、吸盤重復高度的控制、涂膠工藝要求高；缺點在于風險很高，焦平面一旦膠接后焦平面無法替換，其中一個焦平面模塊的損壞將導致整個拼接焦平面報廢。

發明內容