凝视型红外光学系统中的冷反射现象

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).根据一般的常识认为,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.     

凝视型红外光学系统中的冷反射现象

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.     

制冷型红外光学系统冷反射的逆光路分析

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。     

红外成像系统冷反射的定量分析

冷反射指红外系统中制冷型探测器能\     

对红外热成象系统中冷反射现象的分析

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。     

红外凝视成像几何扭曲效应建模和仿真

为了增加红外凝视焦平面阵列系统成像仿真的置信度,对系统中的成像几何扭曲效应进行了产生机理分析,从二维图像像素角度出发,在空域通过寻求各阵列元对应像素点的径向畸变量建立成像扭曲模型,并利用反演解析的方法对畸变图像中的像素灰度值进行估算,实验仿真结果表明,几何扭曲效应的存在严重影响了系统的成像效果,几何扭曲效应的建模仿真对后续的系统性能评估和算法研究至关重要.     

凝视红外成像制导武器成像系统的指标体系

凝视红外成像技术是凝视红外成像制导武器中的一项新技术,凝视红外成像制导武器的成像系统在性能指标和使用环境方面与一般的热像仪存在差别。文中对凝视红外成像系统的技术特点进行了分析,给出了影响凝视红外成像制导武器成像性能的因素,对主要性能指标进行了分析,提出了凝视红外成像制导武器成像性能的指标体系。在指标体系中提出了环境条件、大气传输模型等约束条件,同时考虑制导武器的实际使用需求,将作用距离指标拓展到指标体系中,为系统设计、测试与评价提供依据。     

红外光学系统冷反射分析和定量计算方法

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。     

双视场红外扫描成像系统冷反射抑制

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.     

凝视型红外热像仿真技术研究

本文从为红外预警或制导系统开发提供实用的红外图像仿真技术出发,建立了完整的凝视型红外热像仿真模型。为建立该模型,本文分别对目标和背景的辐射仿真、大气系统的仿真、光学系统的仿真、凝视型探测器的仿真四个部分的机理进行了深入研究,并为各个部分建立了完备的数学模型．最后通过一幅坦克与夜天光相结合的仿真图像验证了该模型的效果,该仿真图像尤其考虑了非均匀性和衍射效应以获得好的效果。     

凝视成像红外全景系统的设计

文章通过对全景系统研究现状以及未来使用要求的分析,给出了全景系统的一种新的设计思想.该系统利用光学方法将四路光合成为一路光,使用一个探测器替代多个探测器,降低了系统的造价,减小了体积.在3μm～4.3μm和4.3μm～5μm两个波段进行了相参设计,使得系统具有优于单色探测系统的探测能力和复杂环境下的目标识别与判别能力,提高了有效侦察率,大大降低了虚警率.系统采用了360°×90°(水平×垂直)视场的45°× 11.25°缩比视场,像质优良.     

凝视焦平面热像仪的红外图像增强技术

文中阐述了红外图像增强算法的种类和各自的优缺点,完成了凝视焦平面热像仪红外 图像算法(图像增强、直方图均衡) 的提取和实现,从中选择出适合的图像增强算法应用于红外图像处理中,达到了预期的效果。     

红外焦平面阵列盲元检测技术研究

盲元的数量及其分布对红外焦平面阵列器件成像质量的影响较大.在给出盲元定义的基础上,对盲元的各种产生机理进行了分析,并给出了具体的盲元检测方法,为盲元补偿技术的研究提供了理论基础.     

非致冷红外焦平面阵列用探测材料

非致冷红外焦平面阵列以其高密度、高性能和低成本,成为当前红外热成像技术的研究重点;而探测材料是非致冷红外焦平面阵列的基础。本文重点介绍了目前比较成功的三类非致冷红外焦平面阵列——热电堆型、热敏电阻型和热释电型,在开发过程中所采用的各种探测材料。     

人体分布式8 ×8元红外探测系统的应用研究

文章针对8×8元热释电红外探测阵列设计了一种圆柱式旋转斩波调制器,它可对空间内180°范围的目标辐射进行波形调制,同时借鉴于ROM的读取方式对探测阵列进行了选读电路和微电流滤波放大电路的设计,并通过软硬件模拟了电路功能,为后续研究奠定了基础。     

基于矩形微透镜阵列的红外焦平面集成技术研究

微小型化是红外焦平面探测器发展的必然趋势,微小型化将使目前焦平面阵列存在的占空比小、光能利用率低的问题体现的更加明显,针对这一状况,提出一种利用分子间引力的光胶技术将矩形孔径球面微透镜阵列集成于红外焦平面之中。采用几何光学理论分析了微透镜阵列的聚能效应,设计并制作“栅线”和“方孔”双对准标记,采用衍射光栅同轴对准方法使两种器件的对准精度达到0.1?m。对集成前后红外焦平面阵列性能进行测试,发现响应率提高了近40%,探测率提高了约20%,红外焦平面的噪声从758.89?V下降到668.23?V。最终得到结论：光胶法用于两种器件的集成具有耐温性好、变形小、强度高等优点,集成后红外焦平面的探测性能显著提高,有利于探测器微小型化发展。     

用于红外凝视成像系统的光学微扫描器

空间分辨力不足限制了凝视型红外焦平面探测器的发展,微扫描技术可以在不降低探测器热灵敏度的前提下提高成像系统的空间分辨力,同时可以扩大成像系统的视场。为此设计了一种基于新型压电驱动器的光学微扫描器。介绍了新型压电驱动器和扫描器的工作原理,测试了扫描器的频响特性。采用软件补偿和串联硬件陷波器相结合的开环控制方法,补偿压电陶瓷迟滞效应和抑制机械谐振,加控制器后的100Hz三角波扫描非线性度从6%减小到了1%,提高了扫描线性度,实现了高频三角波扫描。     

红外焦平面阵列器件非均匀性分析

红外焦平面阵列固有的非均匀性严重地制约着其成像系统的成像质量,必须对其进行补偿校正。在深入地研究了非均匀性的各种来源及其表现形式的基础上,论述了校正原理,并提出了一种普遍适用的测量方法。