红外光学系统设计—
试论红外偏振成像系统光学设计
试论红外偏振成像系统光学设计1. 引言1.1 研究背景红外偏振成像技术是一种重要的光学成像技术，通过探测目标物体在红外波段的偏振特性来实现高分辨率成像。
红外偏振成像技术在军事、安防、医疗、环境监测等领域具有广泛的应用前景。
目前，随着红外探测器和光学元件制造技术的不断发展和进步，红外偏振成像系统的光学设计越来越受到人们的关注。
在现实世界中，许多目标物体的特征信息都可以通过其在红外波段的偏振特性来进行表征和识别。
不仅可以在日常生活中用于安全检测和犯罪侦查，还可以在医疗领域用于疾病诊断和药物研发。
红外偏振成像技术的发展受到光学设计的限制。
对红外偏振成像系统光学设计进行深入研究和优化具有重要的意义。
通过对红外偏振成像技术的研究和实践，可以更好地理解光学设计原理和流程，进一步提高成像系统的性能和分辨率。
研究红外偏振成像系统的光学设计也可以为相关行业提供更多的创新思路和解决方案，推动该技术在各个领域的广泛应用和发展。
1.2 研究意义红外偏振成像技术在军事、安防、医学和工业领域具有重要的应用价值，可以实现对物体表面的高分辨率成像和材料特性的识别。
红外偏振成像系统的光学设计是整个成像系统中至关重要的一环，直接影响到成像效果和系统性能。
深入研究红外偏振成像系统的光学设计原理和方法具有重要意义。
光学设计是红外偏振成像系统中的关键技术之一，对于提升系统的成像质量和分辨率具有至关重要的作用。
通过合理设计光学系统的光路结构和光学元件的参数，可以有效地优化成像系统的性能，提高成像的清晰度和准确度。
光学设计在红外偏振成像技术的应用中具有广泛的实用性和推广价值。
通过对光学设计原理和流程的深入研究和探讨，可以为工程师和研究人员提供指导和借鉴，帮助他们更好地设计和优化红外偏振成像系统，推动该技术在各个领域的应用和发展。
研究红外偏振成像系统的光学设计具有重要的意义和实用价值。
1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨红外偏振成像系统光学设计的原理和方法，以提高系统的成像效果和性能。
code v红外光学系统设计流程
code v红外光学系统设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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在进行红外光学系统设计之前，首要任务是明确设计需求。
现代红外光学系统设计的开题报告
现代红外光学系统设计的开题报告题目：现代红外光学系统设计一、问题的提出和研究意义随着科技的不断进步和人们对高精度、高分辨率、光学同步的需求的不断增加，在光学领域，现代红外光学系统日益受到关注。
而现代红外光学系统设计又是实现光电信息采集、测量和控制等应用的基础。
现代红外光学系统具有成像速度快、无源探测、非接触式探测等优点，可以广泛应用于无人机、车载/舰载、导弹识别、军事监视、成像仪器、医学、地质探测等领域。
设计一个性能优良的现代红外光学系统是满足这些应用场景的前提。
因此，本文旨在探讨现代红外光学系统的设计方法和实现技术，以及其在军事、医学、地质等领域的应用，为红外光学系统的研究和应用提供有益的参考。
二、研究内容和技术路线1.现代红外光学系统的基本原理和组成2.现代红外光学系统的设计方法3.现代红外光学系统的实现技术4.红外成像技术的应用案例5.现代红外光学系统在军事、医学、地质等领域的应用6.现代红外光学系统的未来发展方向研究方法主要采用文献资料法和实验研究法。
文献资料法主要是对现有的理论和技术文献进行梳理，了解现代红外光学系统设计和实现技术的最新进展；实验研究法主要是基于红外探测器和光学镜头构建实验平台，进行成像实验，分析实验结果并对其进行评估。
三、预期成果和应用1.掌握现代红外光学系统的基本原理和组成结构；2.深入分析现代红外光学系统的设计方法；3.研究现代红外光学系统的实现技术，并基于实验平台进行系统性能测试和分析；4.归纳总结现代红外光学系统在军事、医学、地质等领域的应用案例，分析其适用场景和实际效果；5.展望现代红外光学系统的未来发展方向。
本文的研究成果和技术路线可以为现代红外光学系统的研究和应用提供有益的参考，同时也可以为相关领域的科研工作者提供新思路和灵感。
红外生命探测仪用光学系统的设计
ｚ ｏ ｒ ｔｏ ｏ ．Ｓ ｎ ｅ ｉ ｕ ｅ ｎ Ｓ ａ ｅ ｉ ｌ ｆ ｒ ｉｓｌ ｎ ，ｉｓＦ ｕ ｂ ｒ ｉ ｇ ｅ ｔ ｒ ｔ ａ ． ｉｈ ｏ ｍ ａ ｉ ｆ３ ｉ ｃ ｔ ｓ ｓ Ｇｅ ａ ｄ Ｚｎ ｅ ｍ ｔ ｒａ ｓ ｏ ｔ ｅ ｓ ｔ ｎ ｍ ｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｈ ｎ １ ｉ ｗｈ ｃ
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０ 引 言
以往 的红 外 生命探 测仪 一 般都 是采 用 固定 焦距 透 镜 的单 视场 系统 。该 系统 所用 的透 镜 片
数少 ， 并且能够 较好地 吸收红 外辐射 能量 ， 但是
性， 无法很好地适 应灾后 复杂多变 的环境 。 随着 技术 的改进 ，变焦 距视 场 系统 逐渐 取代 了单 视
ｉ ｆａ ｅ ａ ｅｄ ｏ ｉ ｗ ｐ ｉ ａ ｅ ｅ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｐ ｏ ｏ ｅ ． Ｔｈ ｐ ｉａ ｙｓｅ ｉ ｏ ｍ ｙ ｔ ｍ ． ｎ ｒ ｒ ｄ ｄｕ ｌｆ ｌ ｆｖ ｅ ｏ ｔｃ ｌ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ｉ ｒ ｐ ｓ ｄ ｉ ｅ ｏ ｔｃ ｌｓ ｔ ｍ ｓ ａ ｚ ｏ ｓ ｓ ｅ Ｂｅ ａ ｓ ｓｌ ｎ ｒ ｕ ｏ ｍ ｓａ ｄ ｃ ｍ ｐ ｎ ａ ｅ ｅ ｐｅ ａ ｕｒ ｙ ａ ｉ ｌ ｃ ｕ ｅ ｉ ｅ ｓｇ ｏ ｐ ｚ ｏ ｎ ｏ ｔ ｅ ｓ ｔｓｔｍ ｒ ｔ ｅ ｂ ｘ ａ ｔｏ ， ｔ ｌ ｃ ｒ ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｙ ｔ ｍ ｍｏ ｉ ｎ ｉｓｅｅ ｔ ｏ ｃ ａ ｉａ ｓ ｅ ｓ ｉ ｉ ｐ ｉ ｅ ｓｓｍ ｌ ｄ．Ｔｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｎ ｏ ｅ ａ ｉ ｎ ｗａ ｅ ｂａ ｄ ｏ ｏ １ ｍ ． ｃ ｌ ａ ｅ ｏ ５ ｔ ４ ｎ ａ ｄ ａ ｉ ｆ ｅ ｓ ｓ ｅ ｈ ｓ ａ ｐ ｒ ｔ ｏ ｖ ｎ ｆ８ ｔ ４ ｕ ａ ｆ ａ ｎｇ ｆ ｏ １ ０ ｉ ｎ ｏ ｒ ３ ｎｉ
五通道红外全景光学系统设计
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境 温 度 一 ０ ６ ℃ 之 间 工 作 的 中波 红 外 全 景 系统 会 由 于 温 度 变 化 而 导 致 系统 的 成 像 质 量 变 差 ．故 采 用 ４－ ０ 光 学被 动 式 无 热 化 设 计 ， 消 除 温度 效 应 对 系统 的影 响 ， 给 定 的 温 度 范 围 内 ， 像 质 量 满足 设 计 要 求 。 以 在 成 关 键 词 ：红 外 全 景 系统 ； 五 通 道 ： 光 学被 动 式 ； 无 热 化 设 计
红外成像技术中的系统设计与优化
红外成像技术中的系统设计与优化第一章绪论红外成像技术是指利用红外光谱范围内的辐射能进行探测和成像的一种技术。
其优点是可以穿透烟雾、雾霾、夜晚等环境，在军事、工业、医疗等领域均有广泛应用。
本文主要讨论红外成像技术中的系统设计与优化。
第二章红外成像技术的基础红外光谱范围通常是从1微米到1000微米，主要分为热辐射和非热辐射。
热辐射是指由物体自身的热量产生的辐射，其能量分布与温度有关。
非热辐射是指由人为或自然物体散发出的辐射，例如太阳、电炉等，其能量分布与物体的化学成分有关。
红外探测器是实现红外成像的核心部件，目前常用的红外探测器有热电偶、热释电探测器、半导体探测器等。
其中，热释电探测器是较为常用的一种，其工作原理是将被探测物体散发出的红外辐射转化成电信号进行处理。
由于红外辐射的弱信号，需要增强和放大电信号，可以使用前置放大器、电子消隐器等辅助电路进行处理。
红外探测器的灵敏度、分辨率和热均匀性是衡量其性能的重要指标。
第三章红外成像系统的设计红外成像系统的基本组成部分包括光学元件、探测器、信号处理电路和显示器等。
光学元件主要包括聚焦镜头、光阑和滤波器等，其主要作用是使红外光能够透过镜头成像到探测器上。
聚焦镜头一般采用凸面镜或抛物面镜，对于不同波长的红外光可以配备不同的滤波器，以保证成像的准确性。
光阑主要用于限制镜头进入镜头的光线，以降低噪声干扰。
探测器是红外成像系统的核心部件，其性能的优劣将直接影响成像质量。
根据探测器的结构形式，可以分为单元探测器、线性阵列探测器和阵列探测器三种类型。
其中，阵列探测器的分辨率更高，但一般价格更高。
信号处理电路包括前置放大器、电子消隐器等，主要用于增强信号和降低噪声。
显示器一般为液晶显示器或OLED显示器，用于显示成像结果。
第四章红外成像系统的优化红外成像系统的优化可以从多个方面进行，包括图像增强、热噪声降低、场景适应性等。
图像增强技术包括直方图均衡化、中值滤波等，可以增强图像的对比度和清晰度。
小视场红外探头光学系统理论分析与设计
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中图分类号 ：Ｔ １ Ｎ２ ４
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ７ ６ ２—９ ７ ２ １ ８ ０（ ０ ０）０ －０ １－０ １ ０１ ３
Ａ ｎａ ｙ ｉ ｎｄ Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｌ ｓｓａ ｓｇ ｆＯｐｔｃ ｌＳ ｔ ｍ ｏ ｉ ａ ｙｓｅ ｆ ｒ Ｓｍ ａ ｌＦｉｌ Ｉ ｆ ａ ｅ ｔ ｃ ｏ ｌ ｅ ｄ ｎ ｒ ｒ ｄ Ｄｅ ｅ ｔ ｒ
ＺＨＡＮＧ ａ ｐｅ ＺＨＡＮＧ ｏ ， Ｘｉ ｏ ｎｇ ， Ｇｕ ｙｕ ＣＨＥＮ Ｚｈａ ａ ｇ ， ０Ｎ Ｇ ｐｉ ＺＨＡＮＧ ｎｆ ｎ Ｓ Ｋｅ ｎｇ ， Ｙｕ
（ ． ａ ｇ ｈ ｎＵｎｖ ｒｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎ ｌ ０ ２ ２Ｋｅ ｂ ｒｔｒ ｆ ｔｅｅ ｔ ｎｃ １Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ｉｅｓｔ ｏ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２； ． ｙＬａ ｏａｏ ｙｏ ｏ ｌｃｒ ｉ ｙ Ｓ Ｏｐ ｏ
摘
１０ ２ ； ３ ０ ２
精密仪器与机械学系 ，北京 １０ ８ ０ ０ ４）
要 ： 为 了提 高地球 模 拟 器 张 角标 定 中整 体 测 试 精 度 ，本 文 从 红 外探 头设 计 要 求 、红 外 光 学 系统 光 学 设计 等 方 面
对地 球 模 拟 器张 角标 定 的 关键 部 件 ～ 小视 场 红 外探 头进 行 了深 入 分 析 ，并设 计 出一 种 小视 场 红 外探 头 用 红 外 光 学 系 统 ，有 效 解 决 了因视 场 太 小造 成 的信 噪 比过 低 ，而 引起 整体 测试 精 度 降低 的难 题 ，提 高 了张 角标 定 的精 度 。 关 键 词 ： 小视 场 ；红 外 探 头 ；地 球 模 拟 器 ； 张 角标 定
基于DMD的红外仿真光学系统设计
引 言
数 字微 镜器 件 （ｉｉ ｌ ｃｏｍｉ ｏ ｅｉ ， ｄｇｔ ｒ ｒ ｒ ｖｃ ＤＭＤ） 由成 千 上 万个 可 两 维倾 斜 的铝 合 金 微镜 组 成 的 ａ ｍｉ ｒ ｄ ｅ 是 微 机 电系统 （ ｃｏｅｅｔｏｍｅｈ ｎｃｌ ｙｔｍｓＭＥ ）每 一个 微镜 都 可 以通过 电路 单独 控 制 ， 图 １ ｍｉ —ｌ ｒ－ ｃａ ｉ ｓｅ ， ＭＳ ， ｒ ｃ ａｓ 如 所
耿 康
２ １０ ） ０ ２ ３ （ 斯麦（ 阿 天津 ） 刻 设 备 有 限 公 司 上 海 分 公 司 ， 海 光 上
摘要 ：红 外仿 真 系统在 红外 成像 制 导 系统 的研 制 中起 着重要 作 用 ， 中根 据 ＤＭＤ 特 性 和 红 外 文 仿 真 的具 体要 求 ， 行 了红 外仿 真 光 学 系统的初 始 结构 计算 。并使 用 Ｚｎ 进 ｅｍｘ光 学设 计软 件 对 光
Ｏｐ ｉ ａ ｅ ｉ ｎ ｏ ｔｃ ｌｄ ｓ ｇ ｆ ＤＭ Ｄ ａ ｅ ｎ ｉ ｒ ｒ ｄ ｓｍ ｕ ａ ｏ ｂ ｓ ｄ ｏ ｎｆ ａ ｅ ｉ ｌ ｔ ｒ
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（ ｈｎ ｈ ｉ ｆ ｅ Ｓ ａ ｇ ａ Ｏｆｉ ，ＡＳ １ Ｔｉｎｉ ）Ｃ ． ｄ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ３ ｈｎ ） ｃ Ｍ （ ａ ｊ ｎ ｏ ，Ｉ ． Ｓ ａ ｇ ａ ２ １ ０ ，Ｃ ｉ ａ ｔ
大 量投 影 机生 产厂 商 的认 可 。
如 图 ２所示 ， ＤＭＤ器 件 其成 像是 靠微 镜 转 动 完 成 的 ， 一 个像 素上 都 有 一 个 可 以转 动 的微镜 ， 镜 每 微
的位置 不 同 ， 射光 的出射 角度 就不 同 ， 反 因此 每一 个 微镜 相 当于 一个 光 开 关 。 当光 开关 处 于 “ 态 时 ， 开” 反
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硒化锌材料
硒化锌是淡黄色透明晶体，在部分可见光波段和红外波段具有很 好的透过率，适合做成像透镜，目前国产的Znse材料性能不好， 国外材料造价太高并未能大规模的应用，只在长波校正色差用。
透过率曲线
2007-6-19
硫化锌材料
硫化锌分为热压硫化锌和气相沉积（CVD） 硫化锌两种。热压硫化锌主要用作导引头前 的整流罩，CVD硫化锌多用作透镜设计。
透射式
2007-6-19
红外光学系统的分类
反射式
2007-6-19
红外光学系统的分类
混合式
2007-6-19
红外光学系统的设计方法
红外光学系统的设计方法和可见光类似,设 计中主要应用几何光学理论构建模型,对各 个镜片分配光焦度,应用像差理论矫正像差 以达到设计指标的要求。红外材料的高折射 率和较低的色散使在设计红外光学系统时应 用较少的镜片就能很好的矫正像差。但是红 外材料价格昂贵，为了减少材料的使用，设 计时常采用非球面，以减少镜片的使用。
2007-6-19
Even Asphere
上述公式是非球面解的二次项展开，为近似 结果。
2007-6-19
Binary
在国外二元衍射面被广泛的应用于红外光学 系统中。红外光学材料比较单一，一些材料 不能做到很大的口径而且造价昂贵，二元面 具有负色散特性，能很好的矫正色差，另外 红外材料的折射率对温度比较敏感，随着温 度的变化光学系统会产生离焦，而红外光学 系统又多用于军用，要求能适应大范围的温 度变化，二元面有负热差特性，使有消热差 要求的光学系统大大简化。
2007-6-19
Binary
2007-6-19
红外光学系统设计举例
1.望远镜头 望远镜头视场比较小, 一般矫正边缘球差,轴 向色差,边缘孔径的正 弦差.
给NEC-三荣公司设计 的Th9100望远镜头.
2007-6-19
红外光学系统设计举例
2007-6-19
红外光学系统设计举例
Lens #1
红外光学系统设计
孙浩 50601004 Email:Supsh@ MSN: sunhao_hbu@
2007-6-19
一．简介：
红外光学系统的基本功能是接收和源自集目标所发 出的红外辐射并传递到探测器产生电信号。红外 光学系统与普通（可见光）系统设计区别主要在 应用的光学材料上。
2007-6-19
Binary
二元面的负热差特性
2007-6-19
Binary
应用二元面设计的红 外光学系统,这个光学 系统是为FLIR设计.
Focal length F/#
Field of view FPA
Transmission
367mm 1.6
2.5°×2° 640×512 (25μm) 7.5μm ~ 15.5μm
Lens #2
2007-6-19
TH91-382 (Telephoto Lens)
TH9100 Standard Lens
红外光学系统设计举例
广角光学系统 广角光学系统需要矫
正七种像差.值得注意 的是在矫正畸变后因 出射角度比较大,会导 致大视场能量下降很 快.
2007-6-19
红外光学系统设计举例
红外光学系统设计应满足如下要求： 1.小的尺度，由整机尺寸要求确定； 2.具有尽可能达的相对孔径； 3.有确定的视场角； 4.所选波段内有最小的辐射能损失； 5.在各种气象条件下或在振动和抖动条件下具有 稳定的光学性能。
2007-6-19
二．红外光学设计中常用的材料
中波3~5微米和8~14微米是大气传输的两个 窗口，现有的红外探测器主要接收这两个波段 的红外辐射，普通的光学玻璃在这两波段不能 适用，目前国内红外光学设计最常用的红外材 料是鍺（Germanium）、硅（Silicon）、硒 化锌（Znse），硫化锌（Zns）,国外还有新型 的红外材料AMTIR(AMTIR1-6)。
2007-6-19
Binary
二元光学最早由MIT的林肯实验室于1989 年提出。
以二阶或多台阶的表面微位相结构来实现光 的变换，以衍射光学方式成像。
2007-6-19
Binary
二元光学相位原理
2007-6-19
Binary
二元元件的负色散特性
2007-6-19
Binary
透过率曲线
2007-6-19
AMTIR材料
AMTIR-1在国外应用比较广泛。它是Ge-As-Se的混合材料， 1um波长折射率为2.6055，10um波长折射率为2.4977。从透 过率曲线图看AMTIR-1材料对中波红外和长波红外有很高的透过 率，并且均匀性好。
2007-6-19
红外光学系统的分类
显微光学系统 显微光学系统在红外
中用的比较少.显微设 计中因为像比物大,直 接导致入射到单位像 元的能量降低,而红外 探测器灵敏度不高,所 以需要较大的NA来达 到响应需要.
2007-6-19
红外光学系统设计举例
非制冷探测器和制冷探测器设计区别. 在长波红外探测器中应用最为广泛的是美国和法国生产的非制 冷探测器,这种探测器价格相对较低,但噪声等效温差大,适合民 用.这种探测器需要较高的入射能量,一般设计F/#不小于1.2. 较小的F/#导致系统的前口径很大.首先大尺寸的材料制备困难, 其次大口径的镜片受到重力的影响会产生变形,导致成像不清晰. 对于更高要求的军用不适用.制冷探测器的NETD值小,一般可以 接受F/2~F/4的光圈范围,能够设计较长焦距的镜头.目前军用 较高要求的镜头都采用制冷探测器. 为了减小器件和镜筒内热辐射的影响,在探测器内部设置有冷光 栏,设计时一般要求100%冷光栏效应,也就是说使用冷屏做光 栏.在设计中会导致入瞳不在头片位置,头片的尺寸会非常大,为 此设计中都会设置中继系统以减小头片物镜的尺寸.
2007-6-19
红外光学系统设计举例
2007-6-19
谢谢!
2007-6-19
鍺材料
因其高折射率在长波红外光学设计中被广泛 的应用。Ge材料在波长2.06微米折射率为 4.1;在波长10微米折射率为4。
透过率曲线
2007-6-19
硅材料
其长波范围透过率不高，主要应用在中波和鍺
材料搭配使用。Silicon材料在1.4微米折射 率为3.49；4微米折射率为3.43。 透过率曲线