红外成像系统异形非球面优化及冷反射分析

1

作者 卜和阳 田浩南 +1 位作者 虞林瑶 张宇鹏 《红外》 CAS 2024年第12期7-18,共12页

在设计红外系统的过程中,通常使用偶次非球面来提高系统性能。通过设计软件的优化功能可以快速找出最佳的非球面,但是这些非球面很可能会出现震荡面型。为了消除红外成像镜头中的异形非球面和降低系统的冷反射现象,先从定义角度解析了... 在设计红外系统的过程中,通常使用偶次非球面来提高系统性能。通过设计软件的优化功能可以快速找出最佳的非球面,但是这些非球面很可能会出现震荡面型。为了消除红外成像镜头中的异形非球面和降低系统的冷反射现象,先从定义角度解析了冷反射现象的评价参数。结合冷反射光迹图,确定冷反射评价参数依然适用于非球面的冷反射控制。又从矢高角度,控制从非球面透镜中心至边缘矢高值的单调性以及符号的一致性来消除异形非球面。设计了一款中波红外成像镜头,其初始设计结构中出现了异形非球面。利用控制矢高值的方法和冷反射抑制方案对异形非球面进行控制。优化后的红外成像系统没有异形非球面,经透镜各表面反射后返回探测器的冷反射能量覆盖整个探测器像面,说明此优化方案适用于含有异形非球面的红外系统且更加直观。 展开更多

关键词 非球面 冷反射分析 异形非球面 矢高

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基于巴特沃斯截面拟合的冷反射校正

2

作者 宿军 王浩 +1 位作者 陈媛 王劲松 《红外与激光工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期256-265,共10页

红外图像广泛应用于工业生产、医药卫生、安防等领域,但在成像过程中,红外探测器不可避免地会受到各种噪声的干扰影响。其中,冷反射现象作为一种典型的干扰噪声,不仅影响红外图像的可视性,还会降低目标探测、识别跟踪等后续处理的精度... 红外图像广泛应用于工业生产、医药卫生、安防等领域,但在成像过程中,红外探测器不可避免地会受到各种噪声的干扰影响。其中,冷反射现象作为一种典型的干扰噪声,不仅影响红外图像的可视性,还会降低目标探测、识别跟踪等后续处理的精度。因此,在致冷型红外光学成像系统的设计中,需要对冷反射进行严格控制。尽管通过优化系统的像质和结构可以在一定程度上抑制冷反射,但该现象仍无法完全消除。为此,提出了一种基于巴特沃斯截面拟合(2D-BLM)法的冷反射校正方法,通过光线追迹模拟实际场景中的冷反射现象,利用该算法对冷反射光斑进行拟合,并对某致冷红外镜头所拍摄含有冷反射现象的红外图像进行校正,以验证算法的有效性。实验结果表明,利用2DBLM模型不仅能够有效去除冷反射噪声,提升红外图像的信噪比和质量,还大幅减少了计算工作量,同时其光斑拟合误差控制在1%以内,显著提高了冷反射校正的精确性和稳定性。 展开更多

关键词 冷反射 巴特沃斯模型 截面拟合 致冷红外光学系统 去噪 反求工程技术

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对凝视红外热成像冷反射现象的研究 被引量：20

3

作者 杨正 屈恩世 +3 位作者 曹剑中 周泗忠 闫阿奇 刘宇波 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期35-38,共4页

冷反射现象是在红外热成像系统中制冷的探测器通过前面的光学表面反射而探测到自身的像形成的。控制冷反射是设计红外扫描系统的一个重要指标。在一些光线追迹软件中有对红外扫描系统冷反射的分析工具,却没有优化、分析凝视阵列冷反射... 冷反射现象是在红外热成像系统中制冷的探测器通过前面的光学表面反射而探测到自身的像形成的。控制冷反射是设计红外扫描系统的一个重要指标。在一些光线追迹软件中有对红外扫描系统冷反射的分析工具,却没有优化、分析凝视阵列冷反射的工具。为了控制凝视红外系统的冷反射,一般通过非均匀校正来补偿,但这只对应某一特定的状态校正。当相对于已校正状态的一些条件变化时,冷反射又会重现。通过类比于红外扫描系统,分析了凝视系统的冷反射,并用code v给出了实例。 展开更多

关键词 冷反射 红外凝视阵列 YNI I/I BAR

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红外光学系统冷反射分析和定量计算方法 被引量：13

4

作者 刘欣 潘枝峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期1684-1688,共5页

红外光学系统冷反射指制冷型探测器"看到"自身的反射像,它严重影响红外光学系统的图像质量。光学系统设计中控制冷反射的强度往往与提高光学系统像质和满足边界要求之间是矛盾的。详细介绍了冷反射强度仿真分析和评估方法,提... 红外光学系统冷反射指制冷型探测器"看到"自身的反射像,它严重影响红外光学系统的图像质量。光学系统设计中控制冷反射的强度往往与提高光学系统像质和满足边界要求之间是矛盾的。详细介绍了冷反射强度仿真分析和评估方法,提出了冷反射辐射的信号与系统噪声之比的定量计算模型。对两套红外系统的冷反射强度进行了仿真分析和实验测试。研究结果表明,冷反射强度实验测试与仿真计算结果一致,冷反射仿真分析和定量计算在光学设计中能够有效地评估冷反射强度,保证光学系统设计质量。 展开更多

关键词 红外光学系统 冷反射 光学设计

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制冷型红外光学系统冷反射的逆光路分析 被引量：8

5

作者 张鹏 罗长江 熊钟秀 《电光与控制》 北大核心 2013年第6期66-69,共4页

冷反射是评价制冷型红外光学系统成像质量的一个重要参数。分析了制冷红外光学系统产生冷反射的原因,讨论了在光学设计软件中对冷反射现象的控制与分析方法;提出了采用逆光路追迹光线的方法分析光学系统中各个光学表面产生的冷反射大小... 冷反射是评价制冷型红外光学系统成像质量的一个重要参数。分析了制冷红外光学系统产生冷反射的原因,讨论了在光学设计软件中对冷反射现象的控制与分析方法;提出了采用逆光路追迹光线的方法分析光学系统中各个光学表面产生的冷反射大小;设计了一个工作在长波红外波段的制冷型光学系统,系统焦距为120 mm;采用逆光路追迹像点弥散的方法分析了光学系统各个表面产生的冷反射大小。其结果与采用光学设计软件给出的冷反射评价参数YNI与I/Ibar、以及利用经验公式计算得到的结果一致,且采用逆光路追迹分析冷反射的方法更加直观。 展开更多

关键词 光学设计 红外光学系统 冷反射 YNI

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凝视型红外光学系统中的冷反射现象 被引量：13

6

作者 张良 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z2期8-11,共4页

近年来随着红外技术的长足发展,各种红外装置已广泛的应用在国防、工业、医疗等领域.随着应用的推广,对红外光学系统提出了越来越高的要求,需要对红外系统本身做进一步的研究.评价和计算这类红外光学系统的技术指标,最重要的是:系统的 M... 近年来随着红外技术的长足发展,各种红外装置已广泛的应用在国防、工业、医疗等领域.随着应用的推广,对红外光学系统提出了越来越高的要求,需要对红外系统本身做进一步的研究.评价和计算这类红外光学系统的技术指标,最重要的是:系统的 MTF;弥散斑;那喀索斯效应(Narcissus effect,俗称冷反射现象)的评价.红外光学系统根据工作方式可分为扫描型和非扫描型(凝视型).根据—般的常识认为,非扫描型红外光学系统的冷反射效应可以通过系统的非均匀校正来消除,然而,实际的热成像设备总是工作在一定的振动环境下,在这种环境下,凝视型红外系统的冷反射现象就需要进行重新的评价.文中通过实例分析了凝视型红外系统中的冷反射现象以及控制方法。 展开更多

关键词 红外技术 冷反射 光学系统

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红外扫描成像系统中冷反射的光学抑制 被引量：11

7

作者 栾亚东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z2期26-30,共5页

介绍了红外扫描成像系统中冷反射形成的原因以及红外系统中冷反射的历史和现状。通过对实际的光学系统的近轴光路分析,得出在红外扫描成像系统中容易出现冷反射的两种主要情形,描述了针对这两种主要的冷反射,在光学系统的设计和优化过程... 介绍了红外扫描成像系统中冷反射形成的原因以及红外系统中冷反射的历史和现状。通过对实际的光学系统的近轴光路分析,得出在红外扫描成像系统中容易出现冷反射的两种主要情形,描述了针对这两种主要的冷反射,在光学系统的设计和优化过程中,所采取的抑制冷反射的措施.最后结合具体的光学系统的设计实例,应用上述抑制冷反射的措施,获得了一种冷反射比较小的红外光学系统,另外给出了该光学系统中冷反射的计算及分析数据。 展开更多

关键词 红外光学系统 扫描器 冷反射 等效温差

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对红外热成象系统中冷反射现象的分析 被引量：16

8

作者 金宁 《红外技术》 CSCD 北大核心 1998年第3期10-14,共5页

通过分析红外扫描成象系统中冷反射的产生原因，找出反映该现象的特性参数，并通过实例介绍了如何在光学设计阶段控制或消除冷反射影响的方法。

关键词 光学设计 冷反射 红外热成象

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凝视型红外光学系统中的冷反射现象

9

作者 张良 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第z1期214-216,共3页

近年来随着红外技术的长足发展,各种红外系统已广泛应用于国防、工业、医疗等领域.随着应用的推广,对红外光学系统提出了越来越高的要求,需要对红外系统本身做进一步的研究.评价和计算这类红外光学系统的技术指标,最重要的是:系统的MTF... 近年来随着红外技术的长足发展,各种红外系统已广泛应用于国防、工业、医疗等领域.随着应用的推广,对红外光学系统提出了越来越高的要求,需要对红外系统本身做进一步的研究.评价和计算这类红外光学系统的技术指标,最重要的是:系统的MTF、弥散斑、那喀索斯效应(Narcissus effect,俗称冷反射现象)的评价.红外光学系统根据工作方式可分为扫描型和非扫描型(凝视型).通常,非扫描型红外光学系统的冷反射效应可以通过系统的非均匀校正来消除,然而,实际的热成像设备总是工作在一定的振动环境下,在这种环境下,凝视型红外系统的冷反射现象就需要进行重新的评价.通过实例分析了凝视型红外系统中的冷反射现象以及控制方法. 展开更多

关键词 红外技术 冷反射 光学系统

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红外成像系统冷反射的定量分析 被引量：8

10

作者 任国栋 张良 +1 位作者 兰卫华 潘晓东 《红外技术》 CSCD 北大核心 2016年第4期290-295,共6页

冷反射指红外系统中制冷型探测器能"看到"自身的反射像的现象。制冷型红外光学成像系统在进行设计时需要对冷反射进行严格控制,所以准确、迅速地进行冷反射分析就显得十分重要。利用噪声等效温差(NETD)的定义推导出冷反射信... 冷反射指红外系统中制冷型探测器能"看到"自身的反射像的现象。制冷型红外光学成像系统在进行设计时需要对冷反射进行严格控制,所以准确、迅速地进行冷反射分析就显得十分重要。利用噪声等效温差(NETD)的定义推导出冷反射信噪比公式;利用ASAP和Code V对冷反射进行仿真分析;用Code V选择出冷反射比较严重的光学面;将系统在ASAP中建模,并赋予系统模型合理的光学属性,通过光线追迹得到像面"冷斑"的大小和平均辐照度。把仿真结果带入冷反射信噪比公式中计算出各个表面以及系统总的冷反射信噪比大小。最后,以某红外单镜头为例,对其冷反射进行了仿真分析和成像实验,仿真结果与实验现象基本一致。 展开更多

关键词 红外系统 冷反射 仿真分析 定量计算

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双视场红外扫描成像系统冷反射抑制 被引量：4

11

作者 顿雄 陶玉 孟军合 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期732-735,共4页

介绍了冷反射电平的计算公式,其可以分为基准等效温差、光学效率比和冷反射系数等3个部分。分别从这3个部分出发,讨论了冷反射抑制方法,并以此为基础提出了适用于扫描成像系统的冷反射抑制方案。传统光学设计抑制法在减小冷反射系数中... 介绍了冷反射电平的计算公式,其可以分为基准等效温差、光学效率比和冷反射系数等3个部分。分别从这3个部分出发,讨论了冷反射抑制方法,并以此为基础提出了适用于扫描成像系统的冷反射抑制方案。传统光学设计抑制法在减小冷反射系数中存在控制过严和控制失效等缺陷,提出了一种直接控制光线在冷光阑上高度的方法,有效地解决了传统方法存在的缺陷。双视场红外扫描成像系统的冷反射抑制实例验证了该方法的有效性,与传统方法相比具有直接、优化自由度高等优势。 展开更多

关键词 冷反射 扫描成像 双视场

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焦平面冷反射像在红外成像检测中的应用 被引量：2

12

作者 王鹂 贾京红 +1 位作者 刘林发 郝建东 《航空兵器》 2009年第3期52-54,61,共4页

利用光路可逆原理,实现了某型线列红外成像装置探测器焦平面冷反射成像,在深入分析盲元替代后焦平面冷反射像的视频图像特性的基础上,提出了利用该特性进行盲元设置检测和光轴重合度检测的方法。

关键词 冷反射 线列红外成像装置 盲元 光轴

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一种基于光学优化设计的冷反射抑制 被引量：3

13

作者 王珊珊 梁宇宏 向阳 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2012年第3期16-18,共3页

在热红外成像系统中,经常会显示出在可见光系统中少有的图像变形影响,冷反射则成为红外成像系统的一种主要的成像缺陷。本文分析了在红外热像系统中冷反射产生的原因及相关的解决方法,并运用CODE-V软件给出了实例,提出了以光学设计为基... 在热红外成像系统中,经常会显示出在可见光系统中少有的图像变形影响,冷反射则成为红外成像系统的一种主要的成像缺陷。本文分析了在红外热像系统中冷反射产生的原因及相关的解决方法,并运用CODE-V软件给出了实例,提出了以光学设计为基础的行之有效的解决办法。 展开更多

关键词 红外技术热成像 冷反射 光学设计 非均匀校正

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制冷型红外热像仪冷反射效应的数理分析 被引量：3

14

作者 李忠 《舰船科学技术》 北大核心 2006年第6期87-89,共3页

冷反射效应是制冷型红外热像仪的一种成像缺陷,本文对其产生的原因进行了分析和计算,并且提出了消除或减弱冷反射效应的途径。

关键词 热像仪 冷反射效应

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制冷红外光学系统中冷反射的非序列仿真分析 被引量：1

15

作者 贺磊 侯彬 +2 位作者 王仁浩 司红利 吴兴广 《红外技术》 CSCD 北大核心 2023年第6期592-597,共6页

在制冷红外光学系统中,制冷探测器通过前面的光学表面反射,使得探测器探测到自身的像,形成边缘亮而中心暗的黑斑现象被称为“冷反射”现象。冷反射严重影响制冷红外光学系统的像面非均匀性,在进行光学设计时需对其严格控制。本文以某中... 在制冷红外光学系统中,制冷探测器通过前面的光学表面反射,使得探测器探测到自身的像,形成边缘亮而中心暗的黑斑现象被称为“冷反射”现象。冷反射严重影响制冷红外光学系统的像面非均匀性,在进行光学设计时需对其严格控制。本文以某中波制冷红外光学系统为例,提出了能有效解决或降低冷反射效应的技术途径,对原设计改进优化,利用ZEMAX光学设计软件建立非序列数学模型,进行仿真分析,经分析改进后光学系统冷反射由40%下降到13%,并开展了工程样机成像实验,实验现象与仿真结果基本一致,表明该分析方法能准确地反映红外光学系统中的冷反射实际情况,可作为制冷红外光学系统研制生产前的判定依据。 展开更多

关键词 红外光学系统 冷反射 中波红外 非序列

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冷反射定向照明卤钨灯的发展动态

16

作者 高光义 《建筑电气》 1990年第1期26-30,共5页

一、前言 1959年研制成功的卤钨循环白炽灯,是白炽灯发展史上的革命性进步。但是,由于卤钨循环的温度局限性,加上灯丝强度及热点的非均匀性,长期以来用于照明的卤钨灯,主要是500瓦以上的高压管型卤钨灯。直至70年代末80年代初。

关键词 冷反射 卤钨灯 照明 定向

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基于热光阑的大F数制冷型红外光学系统 被引量：4

17

作者 陈建发 赵泉 +3 位作者 蔡猛 任伟锋 潘枝峰 王合龙 《电光与控制》 北大核心 2017年第3期81-84,共4页

研制了一套基于热光阑的大F数制冷型红外光学系统,通过优化热光阑的设计参数,消除了热光阑自身辐射、外界环境杂散辐射及冷反射对系统性能的影响,很好地满足了热成像性能高、长焦距、体积紧凑等设计需求。性能测试及成像效果表明,通过... 研制了一套基于热光阑的大F数制冷型红外光学系统,通过优化热光阑的设计参数,消除了热光阑自身辐射、外界环境杂散辐射及冷反射对系统性能的影响,很好地满足了热成像性能高、长焦距、体积紧凑等设计需求。性能测试及成像效果表明,通过合理的优化设计,反射热光阑不会给系统的性能带来明显的变化,验证了热光阑设计方法的正确性与可行性。 展开更多

关键词 红外光学系统 热光阑 大F数 杂散辐射 冷反射

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制冷型中波红外变焦镜头 被引量：17

18

作者 王海涛 郭良贤 《红外技术》 CSCD 北大核心 2007年第1期8-11,共4页

在分析中波红外变焦镜头的基础上,分别就初始结构选取、冷反射、变焦等方面对中波红外变焦镜头的光学设计进行探讨,设计出实用、能够加工生产装调出来、成像质量优异的制冷型凝视中波红外连续变焦镜头。

关键词 中波红外 连续变焦 冷反射 光学系统设计

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大靶面制冷中波红外变焦光学系统设计 被引量：3

19

作者 刘钧 李西杰 徐瑞超 《西安工业大学学报》 CAS 2018年第2期114-120,共7页

为了提高人眼观察图像的舒适度,基于大面阵640×512 pixel、25μm制冷焦平面阵列的中波红外探测器,设计了一款中波红外连续变焦系统.系统工作波段为3~5μm,F数为4,焦距变化范围50~601 mm.利用光线反向追迹的方法分析了系统的冷反射... 为了提高人眼观察图像的舒适度,基于大面阵640×512 pixel、25μm制冷焦平面阵列的中波红外探测器,设计了一款中波红外连续变焦系统.系统工作波段为3~5μm,F数为4,焦距变化范围50~601 mm.利用光线反向追迹的方法分析了系统的冷反射效应,采用蒙特卡洛分析法对系统公差进行综合分析评价.结果表明:系统在奈奎斯特频率处全视场传递函数大于0.4,在25μm内能量集中在80%以上,同时系统具有较好的冷反射抑制效果;系统具有分辨率高、像质好及变焦轨迹平滑等特点. 展开更多

关键词 光学系统 奈奎斯特频率 红外变焦 冷反射

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长波红外连续变焦光学系统设计 被引量：18

20

作者 杨乐 孙强 +3 位作者 王健 郭帮辉 刘英 李淳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期999-1004,共6页

针对320×240制冷型焦平面阵列探测器,根据机载红外搜索和跟踪系统使用要求,设计了一套高变倍比长波红外连续变焦光学系统。探讨了长波红外连续变焦设计方法,并对变焦系统的无热化和冷反射效应进行了分析。系统由变焦物镜系统、二... 针对320×240制冷型焦平面阵列探测器,根据机载红外搜索和跟踪系统使用要求,设计了一套高变倍比长波红外连续变焦光学系统。探讨了长波红外连续变焦设计方法,并对变焦系统的无热化和冷反射效应进行了分析。系统由变焦物镜系统、二次成像系统和一个反射镜构成,具有100%冷光阑效率。工作波段为8.7～11.7μm,F#为2.0,变焦范围30～300 mm,工作温度-30～50℃,在空间频率16 lp/mm处,全焦距范围和温度范围内MTF>0.45,接近衍射极限。具有像质好、分辨率高、结构紧凑、质量轻便等优点。 展开更多

关键词 连续变焦 红外光学系统 无热化 冷反射效应

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