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
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为变 倍
为补偿组 ， （ 为后 固定组 。图 １ ｊ ５ 中，上
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
ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｈ ｎ ｅ ｉ ｈ ａ ｇ ｆ一 ０ ６ ｅ ｅ ａｕ ｅ ｃ ａ ｇ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ４ － ０℃ ，ｉ ｈ ｃ ｈ ｐ ｉａ ａ ｓ ｅ ａｈ ｒ ｌ ａｉｎ ｉ ａ ｐ ｉｄ ｔ ｎ ｗ ｉ ｔ ｅ ｏ ｔ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｐ ｓ ｉ ｔｅ ｍａｉ ｔ ｓ ｐ ｌ ｏ ｈ ｃ ｖ ｓ ｏ ｅ
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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
ｌ ｗ ｅｓ ｌｆｅｄ Ａｎ ｈ ｏ ｅ ｍｅ ｓ ｒｎ ｃ ｕ ａ ｙ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ａ ｓ ｆ ｔ ｉ ｒ ｖ ｄｔ ｅａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｌ ａｉ ｒ ｔ ｇ ｏ ｉ ｔ ｍａｌ ｌ ． ｄ ｔ ｅ ｎｈ ｉ ｗｈ ｌ ａ ｕ ｉ ｇ ａ ｃ ｒ ｃ ｅ ｒ ａ ｅ ｃ ｕ ｅｏ ， ｍｐ ｏ ｅ ｃ ｕ ａ ｙｉ ａ ｇ ｅｃ ｌ ａｉ ． ｂ ｉ ｈ ｎ ｂ ｎ
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
ＧＥＮ Ｇ Ｋ ａ ｎｇ
（ 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
紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计
紧凑型大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计顾宪松【摘要】针对致冷型中波红外640×512凝视型焦平面探测器,设计了一个30×连续变焦光学系统.介绍了由无后固定组的变焦物镜组和中继透镜组组成的连续变焦系统的设计思路,不仅给出了系统在短焦、中焦、长焦3个位置的像质情况,还分析了反映全焦距范围内像质的离焦量和畸变.实验结果表明:该系统工作波段3.7μm～4.8 μm,可以实现18 mm～540 mm连续变焦,全焦距范围内的离焦量都在焦深以内,长焦段最大畸变接近于0,短焦段最大畸变小于3％.该系统具有大变倍比、结构紧凑、变焦轨迹平滑、变焦行程短等优点,可用于红外光电探测和跟踪系统.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2019(040)001【总页数】6页(P33-38)【关键词】光学设计;中波红外;连续变焦系统;大变倍比【作者】顾宪松【作者单位】北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TN216引言红外变焦成像系统分为连续变焦和定档变焦两种。
由于定档变焦两个视场间的倍率大于4倍时观瞄切换容易丢失目标，而连续变焦则不会丢失目标[1-3]。
因此，目前的大变倍比红外光学系统大多采用连续变焦的形式。
国外，Yoram[4]等人利用三组元变焦原理、三次成像结构设计了一款30倍连续变焦光学系统。
国内江伦[7]等也设计了一款高变倍比红外镜头。
这两款的特点是采用多组元变焦系统结构以缩短单组行程。
许照东[5]等设计了一款针对GMT 640×512元，面元间隔15 μm，F数3，焦距14 mm～280 mm的中波红外连续变倍光学系统。
周昊[6]等人也设计了一款25倍的中波红外连续变焦系统。
这两款的特点是，进行合理的结构选型的同时设置较小的长焦焦距[5-6]以减小动组行程，使用2片反射镜折转光路[5-6,8]，优化系统尺寸。
作者针对目前国内已有大变倍比红外连续变焦系统多需要折转光路以压缩长度，结构形式较复杂的情况，设计了一个可应用于致冷型中波红外640×512凝视型焦平面探测器，具有恒定F数的30倍连续变焦光学系统。
分孔径红外偏振成像仪光学系统设计
分孔径红外偏振成像仪光学系统设计引言：近年来，随着红外成像技术的快速发展，红外偏振成像技术逐渐受到广泛关注。
分孔径红外偏振成像仪作为一种新兴的红外成像技术，具有独特的优势和应用前景。
本文基于分孔径红外偏振成像仪的原理和需求，设计了一个光学系统，以实现分孔径红外偏振成像的功能。
一、光学系统的构架1.物镜系统：通过装饰镜片和聚焦镜组成，具有调焦功能，用于将目标物体上的红外信息聚焦在接收器上。
2.分光镜系统：将红外辐射分成水平和垂直两个方向的偏振光进行分别处理。
3.偏振器：用于将入射的自然光或者部分极化光转化为线偏振光。
4.接收器：通过红外探测器接收和转换红外光信号。
5.图像处理单元：用于对接收到的信号进行处理，以获得成像结果。
二、光学组件的选择与设计1.物镜系统：物镜系统需要具备较高的分辨率和对焦范围，可采用一组多片组合的镜片实现。
为了满足红外波段的需求，应选择透过率较高的红外材料，如镓砷化镓或锗等。
2.分光镜系统：分光镜的设计主要考虑适当的折射和偏振特性，以实现对不同偏振方向红外辐射的分离。
3.偏振器：偏振器的选择取决于使用的光源类型和工作波段。
偏振片或偏振棱镜是常见的偏振器类型。
4.接收器：接收器包括红外探测器和辅助电路，如放大器等。
选择合适的红外探测器并与其他组件适配。
5.图像处理单元：图像处理单元通常包括AD转换和数字信号处理等功能，确保采集到的信号能够被适当处理并转化为成像结果。
三、系统性能要求1.分辨率：应具备足够的分辨率，能够清晰地显示目标物体上的细节。
2.灵敏度：系统应具备较高的灵敏度，以捕捉弱红外信号。
3.动态范围：系统应具备较宽的动态范围，能够在复杂环境中获得清晰的成像效果。
4.偏振度：系统应具备良好的偏振度，能够准确地提取目标物体上的偏振信息。
5.成像速度：系统应具备较高的成像速度，能够实时地获取红外偏振图像。
结论：本文设计了一个分孔径红外偏振成像仪光学系统，以满足红外偏振成像的需求。
红外月球模拟器光学系统设计
研究 势在必行 ，此研制 具有非常大 的实 际应 用价值。总体来
看 ， 球模拟技术 ， 一 门新兴 的科 学 ， 随着空 间技 术 的发 月 是 是
展 而逐 渐 形 成 的 。
料 ， 吸收较 大 ， 面的反射 损失也 很大 ， 能采用 两个 以上 但 表 不
１ 红 外月 球模 拟器 光 学 系统 组成
２２ 锗准直 透镜 形状选择 ．
学敏感器可靠性试验 与标定 。在以往的模拟器研究中 ， 主要是
以太 阳模 拟器 、 红外地球模拟 器及星模拟器为 主 ， 以研制 开 所 展 小型化 、 低成本 、 高精度 、 高可靠性 的月亮模 拟器作 为课题
锗准直透镜 的形状有平 凸或弯月 型两 种可选用 。从像差
《 装备制造技术￣ ｏｏ ２ ｌ 年第 ３ 期
红外 月球模 拟器光 学 系统设计
于 爽 ， 国玉 张
（ 长春理工大学 光 电工 程学院 ， 吉林 长 春 １０ ２ ） ３０２
摘 要： 采用红外光学 系统设计 与计 算技术 ， 对红外月球模拟 器的光 学 系统进行 了设计 ， 定 了其 中最重要的部件锗 准直透镜 的光学 确 结构参数 ， 主要 包括锗 准直透镜折射 率、 中心厚度、 曲率半径 、 口径的确定 以及形状 的选择 等。
ｎ分 别在 ４０ １ ６—４０ １ ２之 间 ，在 中心 波长 Ａ ＝１．２ ． ０ ５ ． ０ ２ ０ ５１５
由此可计算 出 Ｄ’ 效＝４ ． ｒ 有 ７５ ａ ４ ｍ， 故 取有效 口径为 ｄ４ ｍ。 Ｐ ８ｍ 根据 总体指标 要求 ， 步选取 焦距 ． 为 １ ０ 按 弯 初 厂‘ ０ｍｍ， ２
从 降低光学 零件 的吸 收来 设计 锗准直 透镜 的 中心厚度 。
红外光学系统设计
红外光学系统设计
第一步：需求分析
在设计前，首先需要明确系统的需求，包括红外辐射波段、探测距离、目标分辨率等。
这些需求将直接影响到光学元件的选择和设计。
第二步：光学镜头设计
根据红外光学系统的需求，进行光学镜头的设计。
光学镜头的设计包
括光学元件的选择、光学系统的布局、光学表面的形状和位置等。
通过光
学镜头的设计，能够满足红外光学系统对于光束质量、传输距离和分辨率
等方面的要求。
第三步：材料选择
在红外光学系统中，材料的选择对于系统的性能和成本都有重要影响。
根据光学系统的设计要求，选择合适的材料，以保证光学元件的透过率、
折射率、承受辐射的能力等。
第四步：探测器的选择和集成
第五步：光学系统的验证和优化
设计完红外光学系统后，需要进行系统的验证和优化。
通过实验和测试，评估系统的性能。
根据评估结果，对系统进行优化，以获得更好的性
能和效果。
总之，红外光学系统设计是一门知识广泛、涵盖面广的学科。
通过合
理的需求分析、光学镜头设计、材料选择、探测器选择和集成，以及系统
的验证和优化，可以设计出满足不同需求的红外光学系统，为各个领域的
应用提供强大的支持。
红外仿真变焦光学系统设计
Ａｂ ｔａ ｔ ｉ ｃ ｈ ａ ｄ ｒ —ｎ ｔ ｅ ｌｏ （ Ｗ Ｉ ｓｒ ｃ ：Ｓ ｎ ｅｔ ｅｈ ｒ ｗａｅ ｉ —ｈ —ｏ ｐ Ｈ Ｌ）ｓｍｕ ａ ｉｎｓ ｓｅ ｓａ ｅｄ ｓｇ ｅ ｎｙ ｆ ｒｏ ｅ ｉ ｌｔ ｙ ｔｍ ｒ ｅ ｉｎ ｄ ｏ ｌ ｏ ｎ ｏ
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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【摘要】红外偏振成像系统是一种应用于红外成像领域的先进技术。
本文围绕红外偏振成像系统的光学设计展开讨论，从光学系统设计原理、成像系统组成、红外偏振技术、光学设计流程以及仿真与优化等方面进行深入研究。
通过对这些内容的探讨，可以更好地了解红外偏振成像系统的工作原理和优势。
文章从总结当前研究现状和展望未来发展方向两个方面对红外偏振成像系统进行了评析，指出了该技术在红外成像领域中的重要性和应用前景。
通过本文的研究，有助于促进红外偏振成像技术在军事、安防、医疗等领域的应用和推广，推动该领域的发展和进步。
【关键词】红外偏振成像系统、光学设计、光学系统设计原理、成像系统组成、红外偏振技术、光学设计流程、仿真与优化、总结、展望、研究背景、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景红外偏振成像技术是一种结合红外成像和偏振技术的高级成像技术，其应用领域涵盖了军事、安防、矿产勘探、医学影像等多个领域。
随着红外偏振成像技术的不断发展和应用需求的增加，对其光学设计的要求也越来越高。
过去的红外成像系统主要是基于传统的热红外成像技术，其分辨率和成像质量受到一定的限制。
而红外偏振成像技术则可以通过利用红外辐射的偏振特性来增强成像的对比度和分辨率，从而实现更加清晰和细节化的红外成像。
在实际应用中，红外偏振成像系统的光学设计是其关键环节之一，直接影响到系统的成像质量和性能。
对红外偏振成像系统光学设计原理和优化方法进行深入研究，对于提高系统的成像效果和应用性能具有重要意义。
中的内容到这里结束。
1.2 研究意义红外偏振成像技术是一种新兴的热点领域，在军事、安防、医疗等领域都有着广泛的应用前景。
通过红外偏振成像系统，可以实现对目标的高分辨率、高灵敏度的成像，进而实现对目标的识别、检测和监控，具有较高的实用价值和应用前景。
研究红外偏振成像系统的光学设计，不仅可以提高系统的成像质量和效率，还可以拓展红外偏振成像技术的应用范围，推动其在各个领域的广泛应用。
红外导引头光学系统设计
图 ２ 有效通光面积
Fig. 2 Effective clear area
从表 1 可见，为了达到给定的作用距离，光学系统有效口 径至少要 35.7mm。由于中心光束被次反射镜遮挡，如图 2 所 示，而遮挡程度用遮挡系数
其中 D1、D2 分别为主反射镜和次反射镜的直径。设遮挡系数为 0.5，则口径为
结束语本文提出的基于两点线性预测器和塔型数据结构的相关跟踪算法以当前帧图像运动目标的瞬时运动速度所预测的下一帧图像中运动目标的粗略位置作为低分辨力图像中匹配搜索的中心位置结合在低分辨力图像中得到的相对参考点的位置信息自适应地确定出在原图像中精匹配的搜索范围有效地避免了相关运算在远离真实位置的点上的无效计算提高了跟踪速度
第 ３０ 卷第 ６ 期 光电工程 ２００３ 年 １２ 月 Opto-Electronic Engineering 文章编号：1003-501X（2003）06-0008-03
Vol.30,No.6 Dec,2003
红外导引头光学系统设计
方 斌
引 言
双色红外导引头综合利用目标中波(3－5µｍ)和长波(8－12µｍ)红外辐射特性，使导引头在红外辐射大气 窗口中的中波和长波均可工作，具有良好的抗干扰能力[1-2]。导引头采用中波和长波红外多元探测器，利用 像点扫描探测目标。导引头的信号处理与目标识别采用数字式实时处理系统，利用目标、干扰弹和背景之 间的光谱辐射特性的差异来进行识别和处理。相对于采用调制盘加单元红外探测器的导引头具有较大的探 测距离和较强抗干扰能力；与红外成像导引头相比，其成本极低廉，尺寸小，重量轻，对火控系统要求低， 技术相对成熟；相对雷达导引头而言，在满足全向攻击要求的同时，可降低成本。因此，双色红外导引头 仍然具有较高的研究和军事应用价值。 双色光学系统的设计是双色导引头实现的一项关键技术， 根据导引头总体设计要求和所选用的探测器， 双色光学系统要满足如下技术指标[2]，分别为：1) 波段：中波、长波； 2) 动态视场角：±20°；3) 光学 系统像差：弥散斑直径小于 0.1mm(动态视场角为 0°)。 另外，光学系统的设计需要使光学系统的透过率和通光面积较大，以保证导引头作用距离 30km 左右， 光学系统外形尺寸符合总体要求。下面将对光学系统设计思路、设计算法、设计结果进行说明。
近红外成像光学系统设计
近红外成像光学系统设计1 近红外成像光学系统近红外成像是一种非常先进的成像技术，它可以在大气湿度，灰尘和烟雾等恶劣环境中得到清晰的图像。
它可以显示夜间环境中隐藏的物体，还可以通过精细调节来提供多种模式以满足特定应用需求。
近红外成像光学系统是一种实现此功能的系统，具有多种功能。
1.1 近红外成像光学系统的组成近红外成像光学系统由近红外摄像机、近红外发射器和光学组件组成。
近红外摄像机由一个红外探测器和一个控制模块组成，可以探测目标的热量发射，产生清晰的图像。
该近红外发射器可以将红外辐射发射到目标表面，以便远程检测和计算目标特征。
此外，还需要安装一些光学组件，例如镜头、滤镜和投影仪，以提高图像质量。
1.2 近红外成像光学系统的性能可实现近红外成像光学系统的性能很高，它可以提供清晰的图像和有效的定位能力。
传感器的精确度高，可以测量准确的热量分布特征，有效识别物品的温度变化。
此外，系统可以节能环保，它只需要极少的电量运行，且检测距离远。
同时，它的灵活性也很强，可以在各种场景中工作，适用于多种应用场景，可根据客户的需求进行大量调整。
2 近红外成像光学系统的应用近红外成像光学系统可以用于多种应用，例如智能安防领域，它可以实现温度场检测，监测报警，还能够检测出可疑的人员动态；另外还可以用于医疗领域，它可以实现心脏检测，监测婴儿的温度等；与此同时，近红外成像光学系统还可以用于温度测量、工业过程控制和无人机远程监控等领域，以解决精确测量和图像识别问题。
3 近红外成像光学系统的研究近红外成像光学系统研究仍在不断发展，研究者们正在不断改进系统的精度和性能，以满足更多应用需求。
在传感器方面，正在开发新型探测器，以提高探测精度；在发射器方面，正在开发可实现远距离红外照射的新型照明系统；在光学组件方面，正在开发设计新型光学系统，以提升图像质量。
4 结论近红外成像光学系统是一种前沿的成像技术，可以用于多种应用。
它具有高精度、灵活性强、支持夜视等优点，可以满足多种特定需求。
红外激光双模导引头光学系统设计研究
红外激光双模导引头光学系统设计研究一、本文概述随着现代科技的不断进步，红外激光双模导引头在军事、航空航天、精密制造等领域的应用日益广泛。
作为一种先进的制导技术，红外激光双模导引头通过集成红外和激光两种制导模式，有效提高了制导精度和抗干扰能力。
因此，对红外激光双模导引头光学系统的设计研究具有非常重要的理论意义和实际应用价值。
本文旨在深入研究红外激光双模导引头光学系统的设计方法，探讨其关键技术和实现途径。
我们将对红外激光双模导引头的基本原理和组成进行介绍，明确其工作原理和性能要求。
然后，我们将重点分析光学系统的设计要素，包括光学元件的选择、光路设计、像质优化等方面。
在此基础上，我们将探讨红外激光双模导引头光学系统的关键技术，如光学元件的精密加工、光学系统的热设计和环境适应性等。
我们将结合实例，对红外激光双模导引头光学系统的设计进行具体分析和优化，为其在实际应用中的性能提升提供理论支持和实践指导。
通过本文的研究，我们期望能够为红外激光双模导引头光学系统的设计提供一套完整、系统的理论框架和技术支持，推动该领域的技术进步和应用发展。
我们也希望能够为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示，共同推动红外激光双模导引头技术的不断创新和发展。
二、红外激光双模导引头光学系统基本原理红外激光双模导引头光学系统是一种先进的制导技术，结合了红外和激光两种制导模式的优点，从而提高了制导精度和抗干扰能力。
其基本原理主要基于红外成像和激光测距技术。
红外成像技术利用物体发射或反射的红外辐射来形成图像。
在红外导引头中，红外探测器接收目标物体发出的红外辐射，通过信号处理将辐射转换为电信号，进而生成目标的红外图像。
这种图像不仅能在可见光受限的环境下（如夜间或雾霾天气）提供目标的可见性，还能通过不同物体的红外辐射特性来区分目标和背景。
激光测距技术则通过测量激光脉冲从导引头发射到目标并返回的时间来计算目标与导引头之间的距离。
激光测距具有高精度和高速度的特点，能够实时提供目标的距离信息。
20×长波红外连续变焦光学系统设计
量子 阱探 测器 由于具 有均 匀性好 、成本低 、性能 高、多色 、可生产 大列 阵等优 点 ，获 得 了广 泛 关注和 迅 猛发展 【 】 ３ 。目前在 美 国和欧 洲等先 进 国家 ，量子 阱 ， ４
焦 平 面 已发 展成 为长 波 制 冷 型焦 平 面 器 件 的两 大 主
要 分支 之一 ，许 多国家纷 纷研 制 出了基 于不 同规模 量 子 阱探 测 器 的热 像 仪 产 品 。 如Ｆ Ｉ Ｌ Ｒ系 统 公 司 的 Ｔ ｅ Ｖｉｏ Ｔ ０ ０ ｈ ｍ ｏ ｉｎ Ⅵ３ ０ ｈｒ ｍｏ ｓ ｎ ２ ０ ，Ｔ ｅ Ⅵｓ ¨ ０ ０热像 仪 ， ｉＭ ０
优点，并用Ｚ ＭＡ 光学设计软件进行 了仿真计算和像质评价，在奈奎斯特频率 ２ ／ ｍ处，系统全 Ｅ Ｘ ０ｌ ｍ ｐ 焦距范围内的ＭＴ 接近衍射极限。 Ｆ 关键词：红外光学系统；连续变焦；量子阱焦平面探测器；光学设计 中图分 类号 ：Ｔ １ Ｎ２ ６ 文献标 识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ —８ １２ １ ）８０ ５ ．５ ０ １８ ９ （０ ２０ ．４ ８０
ｌ ｎ ｔ ｓｃ ｎ ｉ ｕｏ ｌ ｈ ｎｇ ａ ｌ ｏ ｍ ． ｏ ３ ７ｉ ／． ｅ ｓ ｓｅ ｃ ｎｓｓｓｏ ｃ ｎ ｃ ｌ ｏ ｅ ｇ ｈ ｉ ｏ ｔｎ ｕｓｙ ｃ ａ ｅ ｂ ｅ ｆ ｒ １ ５ ｔ ６ １ Ｔｈ ｙ ｔ ｍ ｏ ｉｔ ｆａｍｅ ｈａ ｉ ａ ｌ ｃ ｍｐｅ ａｅ ８ ｎｌ ｙ ｎｓ ｔｄ
ｆ ｃ ｌ ｐ ｒ ａ ｈｅ ｈ ｆｒ ｃ ｉ ｅｌｍｉ ｔ ｈｅＮｙｑ ｉｔｆｅ ｕｅ ｙ ｏ ０ｌ ／ ｏ ａ ｐ ｏ ｃ ｓｔ ｅｄｉｆａ ｔｖ ｉ ｔ ａ ａｔ ｕ ｓ ｑ ｎｃ ｆ２ ｍｍ ． ｒ ｐ
Ｋｅ ｒ ｓ ｎｒｒｄｏ ｔ ａ ｓｓ ｍ，ｃ ｎｉｕ ｕ ｏ ｍ，Ｑ Ｐ ｐｉ ｌ ｅｉｎ ｙｗｏ ｄ ：ｉｆ ｅ ｐｉ ｌ ｙｔ ａ ｃ ｅ ｏｔ ｏｓ ｏ ｎ ｚ ＷＩ ，ｏ ｔ ａ ｄ ｓ ｃ ｇ
红外双波段共光路消热差光学系统设计
·8·第8期为了验证切削力经验公式拟合的准确性，将切削力正交试验数据的实际切削力与经过切削力经验公式拟合计算出的切削力进行对比分析，结果如图3所示。
由图3可知，X 轴和Z 轴方向上（即主切削力和进给力）的误差很小，基本在1.2%以内，Y 轴方向上的误差稍大一点，大约在1.6%。
总切削力的拟合数值基本与实际值切合，虽出现上下波动现象，但平均误差基本在1.5%以内，所以拟合的切削力经验公式具有较高的准确性。
5结语本研究基于LABVIEW 与经验公式来搭建切削力监测及预测系统，使操作者能直观地查看切削力大小和参数，以及机床加工过程中各项数据的实时走势和数据大小，便于操作者及时更改设备参数，提高加工质量。
目前，该系统只针对车削加工，还可推广到钻削、磨削等领域。
参考文献：［1］罗家元，赵昌杰.金属切削过程中微观应力及宏观切削力演变规律研究［J ］.工具技术，2022（11）：70-75.［2］常建涛，刘尧，孔宪光，等.融合工件几何特征的变工况切削力预测方法［J ］.西安电子科技大学学报，2022（5）：154-165.［3］周超，姜增辉，张莹，等.切削参数对34CrNi3Mo 高强度钢插铣加工切削力的影响［J ］.工具技术，2022（8）：111-114.［4］尹航，姜增辉，张闻捷.刀具角度对316H 不锈钢切削温度影响的仿真研究［J ］.工具技术，2022（11）：119-122.［5］周超，姜增辉，张莹，等.切削参数对34CrNi3Mo 高强度钢插铣加工切削力的影响［J ］.工具技术，2022（8）：111-114.［6］吴艳英，邹中妃，吴锦行.微槽车刀切削304不锈钢切削力及切削能分析［J ］.组合机床与自动化加工技术，2022（11）：131-134.杨雪.基于LABVIEW 与经验公式的切削力监测及预测系统的设计与实现（a ）主切削力正交试验数据及拟合数据对比（b ）背向力正交试验数据及拟合数据对比试验次数/次试验次数/次试验次数/次试验次数/次（c ）进给力正交试验数据及拟合数据对比（d ）总切削力正交试验数据及拟合数据对比图3切削力正交试验数据及拟合数据对比F /NF x /N F y /NF z /N 02468103002502001501005002468103002502001501005024681050040030020010000246810600500400300200100Fx 实际值Fy 拟合值Fz 实际值Fz 拟合值F 实际值F 拟合值Fy 实际值Fy 拟合值河南科技Henan Science and Technology电气与信息工程总第802期第8期2023年4月收稿日期：2022-12-01作者简介：王少白（1985—），男，博士，高级工程师，研究方向：红外探测技术。
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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