无热光学设计

设计师 · 发表于 2007-3-21 00:27:00

有没有人在做无热光学系统的设计啊，我目前正在做这方面的设计，红外的中波和长波在-40度到+60度成像质量都能够保持一致，希望在这里和大家讨论一下。

风铃草 · 发表于 2007-3-23 05:52:00

LZ有什么最新的进展或者是一些想法吗？

设计师 · 发表于 2007-3-23 06:17:00

无热系统主要是光学材料的选择和光角度的分配,对常规的光学系统来说,需要校正7种像差,由于红外系统可选择的材料有限,所以色差校正相对复杂一些,但也不是大问题,无热系统还要校正的是热差,也就是在各个温度下合理选择光学材料和镜筒材料来补偿温度变化造成的离焦,实现温度变化而成像质量不变,这是无热设计中的一个难点.在这里是想和大家探讨,希望有更多的人加入进来!

风铃草 · 发表于 2007-3-25 08:01:00

对于在长波的条件下，色差并不是主要的问题，由于红外材料相对常规的玻璃材料折射率高，材料选择的余地小，因此像差校正不是主要矛盾。 对于您所说的无热分析，“合理选择光学材料和镜筒材料来补偿温度变化造成的离焦”其实在我看来就是整体放大或者缩小的概念，即光学材料和机械材料，它们折射率材料的变化量/温度的变化量相同。 个人觉得红外系统的设计与可见光系统、激光光学系统最大的区别就是要做无热化分析和水仙效应的分析。 对于无热分析，个人浅见，一是可以通过光学设计软件ZEMAX或者CODE V模拟，这个只是光学部分的，没有考虑机械部分的；二是采用LT，TP或者ASAP做整体的分析，这个难度应该是比较大一些；三是要通过样机来做试验，进行摸底。 我只是最近才开始学习这类系统，以上仅为个人浅见，还望互相交流。

设计师 · 发表于 2007-3-26 07:39:00

首先无热设计不只是光学设计，如果只是光学部分就不是无热了，这一点必须要明确，无热是个综合的设计过程，ZEMAX 或者CODE V都可以把机械部分的变化考虑进去，这个说明书上都有专门详细的说明，不论是LT还是ＴＰ或者ASAP做三维造型或者杂光分析是可以的，但对做无热设计没有多大的帮助，ＺＥＭＡＸ和ＣＯＤＥ　Ｖ就够了．另外补偿温度变化造成的离焦决不是简单的整体放大或缩小，不存在整体放大或缩小，因为系统焦距是固定的，材料的线膨胀系数和温度折射率系数都是固定的．消热差其实类似于消色差，是通过合理的搭配材料来消除的，光学材料和机械材料综合考虑．另外，长波的色差校正是个问题，比中波难校正，透长波的材料很少，即使折射率高，对校正球差一类的单色像差有帮助，对色差的作用不大，这也是为什么长波系统经常用衍射元件的原因！

风铃草 · 发表于 2007-3-27 08:04:00

LZ所言既是，我也声明了我只是最近才开始学习这类系统。之前我是没有跟着项目组过红外系统的，所认同的观点来源于书本和一些期刊论文资料。

最近有意利用ASAP做CCD镜头的杂散光分析，所以这点可能有点过敏，提的比较多一些。

LZ在上面的阐述中还是没有指出解决这类问题的可行性办法，或许是单位的核心技术问题。从您的话语中，我初步感觉到，一您是在研究所工作，涉及比较前沿的，二就是在学校，研究生或者是博士，因为“长波系统经常用衍射元件的原因”，请问现在的系统有多少是用衍射元件的？我不清楚您所从事的行业，如果有兴趣我们QQ聊，如何？可以再深入的向你学习，毕竟有些话是不方便在论坛中说的，您说呢？

我的QQ 42754306

设计师 · 发表于 2007-3-29 07:29:00

钦佩楼主的洞察力,我是在研究所工作,主要做光学设计，目前在研究红外系统的无热设计方面，呵呵，大家同道中人，取长补短，互相学习，我的ＱＱ:　６２８４４６７

风铃草 · 发表于 2007-4-1 19:32:00

已经加你了，不知道你什么时候上网？

我一般晚上都在的

设计师 · 发表于 2007-4-1 22:04:00

我一般白天在,晚上不一定都在网上,不过遇见你一定与你联系,相信我们可以碰面的！

huntersun · 发表于 2007-6-19 15:30:11

红外的确涉及到无热设计,传统的方法是用多种材料组合,看过一些论文,但据说最终的效果不理想,目前应用折衍混合元件做无热设计在国外很常见,很多产品都应用了衍射面,利用了二元光学的负热差,但国内因加工不成熟所以还没有成功的产品.
我想和你讨论一下水仙花效应的问题,具体应该怎样分析,什么样的数据能证明系统对制冷探测器能够使用,国外有论文是把系统反向分析的,但我想知道在设计中应怎样控制.
谢谢
QQ:21573278
msn:sunhao_hbu@hotmail.com

设计师 · 发表于 2007-6-20 23:12:15

楼上的说的对,做无热设计确实要用一些衍射光学元件,但也不是一定要用到衍射元件,不用衍射元件,通过材料和光焦度的合理分配也是可以做到无热设计的.我目前设计的就没有用衍射元件,也能够实现-40~60度的温度范围内,成像质量都良好.
消除水仙花效应目前我也在摸索中,应该是反向分析的,首先要分析导致水仙花效应的来源,在系统设计中对这个来源有意进行控制,做到这一点就需要自己编写宏来控制.

gezj2005 · 发表于 2007-6-25 14:39:17

呵呵,看见大家对这个问题挺关心的,也就随便和大家聊聊.其实上面有几位讲的还是蛮不错的,消热差用ZEMAX和CODEV是可以完全模拟的,他的原理和消色差有一定异曲同工之妙.无热问题还分主动补偿和被动补偿,主动补偿相对简单一点,被动补偿难点.在被动补偿中,相对来说,中波容易一些,但是有时候碰到一些技术指标很高得,也是有点头疼的;长波相对来说难点,但是也是可以实现的.除了理论设计之外,该类系统的公差也是很头疼的.具体就不说多了,大家就好好摸吧,祝福你们!

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