红外与激光工程
2023, 52(4): 20220607
昆明物理研究所夜视技术研究院, 云南 昆明 650223
非制冷红外探测器产生的杂散光会在焦平面形成非均匀的图像,而在探测器窗口附近使用光阑,并对其开孔形状进行优化设计,是抑制杂散光的关键。利用区域法建立了杂散光在焦平面上的照度分布计算模型,并建立了变量模型和目标函数模型,以区间穷举法作为极值搜寻方法,完成了优化光阑开孔的程序编制。针对某款存在杂散光问题的非制冷红外探测器,利用所提数学方法优化设计了光阑的开孔形状,极大地削弱了由杂散光引起的“锅盖效应”,从而验证了光阑开孔形状优化设计方法的正确性与实用性。
成像系统 红外成像 杂散光 光阑 优化设计 非制冷红外探测器
一次成像的简化式红外光学系统冷屏与出瞳不能匹配,致使系统受到杂散光干扰。在此情况下,对冷屏的开孔形状进行合理优化设计对杂散光的抑制十分必要。利用数学中的最优化计算来解决冷屏形状的优化问题,建立了优化变量和优化目标函数的数学模型,提出了全局优化和局部优化相结合的方法,分别用区间穷举法和阻尼最小二乘法完成,以得到较优的冷屏开孔形状。利用本方法,对一个现有的简化式热像光学系统设计了冷屏开孔形状,解决了该系统中由冷屏与出瞳不匹配造成的杂散光干扰的问题,从而验证了提出的冷屏优化设计方法的正确性与实用性。
光学设计 红外光学 杂散光 优化设计 冷屏 目标函数
针对双视场成像光学系统的特点, 对目前机电主动式温度适应技术需要手动调焦作了改进, 采用基于温度传感器的温度信息和视场状态控制调焦机构运动技术, 找出不同温度点下调焦镜的最佳位置并写入热像仪伺服控制板主控芯片, 实现随环境温度变化自动调焦, 达到快速最佳成像的目的。有效保证了双视场红外光学系统在-40℃~50℃范围内的性能。
温度效应 光学主动式 双视场成像光学 伺服控制 ambiance temperature effect active athermalization IR dual field-of-view optical system servocontrol
在红外系统中,冷屏的开孔形状直接影响着它对杂散光的抑制效能。利用光度无效性来评价冷屏形状抑制红外系统杂光的能力,提出了利用叠加积分精确计算任意形状冷屏的光度无效性的新思路和算法,建立了数学模型,通过对一个典型288×4热像系统的实例计算,与光线统计法的运算结果进行比较,结果相一致,且与光线统计法精度相同的情况下,具有运算速度快的优势。
光计算 红外光学 光度无效性 叠加积分法 冷屏 立体角