光学系统设计方案
设计参数：
1)ICCD分辨率：1248х1024
2)像元尺寸：6μmх6μm
3)靶面尺寸：7.48mmх6.14mm
4)系统焦距：1500mm
5)F数：3.75
6)波段范围：450nm～800nm
系统初步设计如下：
口径Ф400mm，系统长度500mm。光路二维图如下图所示。系
统为折返射式光学系统，前部采用施密特矫正镜，后端采用卡式系统，
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达到减小系统尺寸的目的。
图 1 光学系统二维图
图 2光学系统三维图21:17:16
图 3 光路剖视图
表 1线视场分析
图 4系统球差及场曲曲线
系统传递函数曲线如下图所示，根据探测器像元尺寸，MTF截频计算至83lp/mm处，从下图可以看出，系统MTF在100lp/mm处，水平最大视场及垂直最大视场均高于0.5，对角线视场MTF高于0.5。
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图 5 系统MTF曲线
系统弥散圆的大小如下图所示，弥散圆表示点源物体经过系统后的发散情况，其半径越小、能量越集中，说明成像质量越好。通常接近衍射极限的系统弥散圆直径小于接收器的单个像素值。本系统采用的探测器像元尺寸为6μm，系统的弥散圆直径最大值为3.8μm，说明系统的成像质量接近衍射极限。
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图 6畸变网格及畸变曲线
系统的畸变网格和畸变曲线如下图所示，畸变的大小能直接反映出系统图像的变形情况，从下图中可以看出，系统的最大畸变小于0.01%，图像变形肉眼无法分辨。
图 7畸变网格及畸变曲线
系统成像的二维仿真效果如下图所示，左图为目标图像，右图为
经系统后所成图像，从图中可以看出，系统成清晰倒像。
图 8二维成像仿真
公差分析
镜头最终的成像质量受到材料、加工、装配等各方面的影响，为保证系统最终获得良好的成像质量，设计时应充分考虑系统各部分的
公差分配，使材料、加工及装配的误差均在可接受的范围内，避免某
类误差过大使最终的成像质量下降过多。下图给出了系统在100lp/mm处MTF的概率分布曲线，系统对各部分的公差要求如下表
所示，从图中可以看出，在考虑各部分的公差后，系统MTF90%概率处于0.37以上，能够保证最终系统有良好的成像质量。目前的装配
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及加工水平均可以保证表中要求的公差。
图 9 MTF概率分布曲线
探测能力分析
决定探测距离的因素通常有以下几个方面。
1、镜头焦距
决定探测距离的一个重要因素就是镜头焦距。镜头焦距直接决定了目标所成的像的大小，也就是在焦平面上占几个像素，焦距越大，目标像所占用的像素点越多，根据约翰逊准则可知，其探测距离更远。
2、探测器性能
镜头焦距是从理论上决定了相机的探测距离，在实际应用中起着重要作用的另一因素是探测器性能。镜头焦距只是决定了所成像的大小，占用像素点的数量，探测器性能则决定图像质量，如模糊程度，信噪比等。探测器性能可从像元尺寸、灵敏度、信号处理等方面来分析。像元尺寸越小，则空间分辨率越小，其探测距离越大。
探测器的灵敏度和信号处理决定了图像的清晰度。如果探测器的灵敏度和信号处理能力不好的话，则所成的像只是一个模糊的像，也就无法识
别。因此，一些探测器的灵敏度不高的话，则采取加大镜头口径的方法来提高图像效果，这增加了成本。
3、大气环境
虽然热辐射对大气的穿透能力比可见光强，但大气吸收、散射等对热像仪成像还是有一定的影响，特别是大雾和大雨的天气环境，从而影响到探测距离。
综上所述，在能见度一定的情况下，光电系统的探测能力主要由两部分组成，一是目标在靶面上成像所占的像元数，二是目标被系统接收成像后的信噪比。
此部分内容需要和探测器的探测灵敏度，转换效率等因素一并进行分析考虑。
周界防盗报警系统设计方案 方 案 介 绍
一、周界防盗报警系统作用 当前，随着经济的发展，一个个新的厂房建设，人们对工厂的设备安全防范越来越重视，采取了许多措施来保护工厂的安全。以往的做法是安装防盗网，但也存在有碍美观，犯罪分子易发现躲蔽，不能有效地防止坏人的入侵等缺点。现在，全国各地区的厂房都在迅速地开展建设现代化的智能防盗活动，对其中的安全防范系统、监控系统等提出了更高的要求。 因为在多数厂方多设在郊区，厂房的四周白天或夜间活动人员少时，犯罪分子很容易有从围墙进入厂区作案，为了使不因该发生的意外损失降到最低，必须要有一套专门的安全设备与操作人员，来维护和管理厂区的财产安全不受任何侵害，最安全有效的方法是： 1、在厂区的四周围墙上装上无线红外探头，它是利用人眼看不见的红外线相互之间构成一个防护网，安全性及高。 2、在厂房的四周每一边大约与正中的位置上安装一个超大声音的警笛，厂区的四周四条边上安装四个警笛，无论是哪条边有人入侵，该条边的警笛立即报警，发出巨大的声音。偷盗者都是很心虚的，当听到如此大的警笛声都会吓的魂飞魄散，逃之夭夭。 3、报警主机要有专人来管理，报警时主机上会显示报警的防区，显示的防区就代表该方位有人入侵，因此报警中心必须要有人值守。以便警情得到迅速处理。
二、周界防盗报警系统的要求如下： 1、广泛性----要求厂区的每个重要部位都能得到保护。 2、实用性----要求每个防范子系统能在实际可能发生受侵害的情况下及时报警。并要求操作简便，环节少，易学。 3、系统性----要求每个防范子系统在案情发生时，除必须及时传到保安监控中心外,还要在该方位有警笛声。 4、可靠性----要求系统所设计的结构合理产品经久耐用。系统可靠。 三、周界防盗报警系统结构及功能 周界报警主机控制器：美国CK 2316 16防区报警主机16个完全可编程防区、液晶或LED键盘可选、遥控编程、现代风格、32个用户密码、双重、分类、备份报告形式、128条带日期/时间的事件记录 周界报警主机报警显示器
红外透波材料的研究发展 摘要：红外透波材料是指对红外线透过率高的材料，是红外技术的应用基础之一。本文介绍了几类常用红外透过材料的基本性质，简述了其制备技术及发展现状，并讨论了各自存在问题，并对红外透波材料未来发展进行了展望。 关键词：红外透波材料；玻璃；晶体；陶瓷；制备技术 1引言 目前，红外技术与激光技术并驾齐驱，在军事上占有举足轻重的地位。红外成像、红外侦察、红外跟踪、红外制导、红外预警、红外对抗等在现代和未来战争中都是很重要的战术和战略手段。在二十世纪70年代以后，军事红外技术又逐步向民用部门转化。标志红外技术最新成就的红外热成像技术，与雷达、电视一起构成当代三大传感系统，尤其是焦平面列阵技术的采用，将使发展成可与眼睛相媲美的凝视系统。而红外透波材料是红外热成像系统的光学元件的重要材料。红外透波材料不但要求具有高性能、小体积，还要造价低。高性能主要包括：结构完整、组分均匀以免发生散射，在测量波段内具有高红外透射率；热稳定性好，透射比和折射率不应随温度变化而变化；载流子寿命长，不宜潮解，耐酸碱腐蚀性好；力学性能优良，可以承受高运动的速压载荷等。 2 红外透波材料的特征值 透过率 一般透过率要求在50%以上，同时要求透过率的频率范围要宽。红外透波材料的透射短波限，对于纯晶体，决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收，即其禁带宽度。透射长波限决定于声子吸收，和晶格结构及平均原子量有关。 折射率和色散 不同材料用途不同，对折射率的要求也不相同。对于窗口和整流罩的材料要求折射率低，以减少反射损失。对于透镜、棱镜、红外光学系统要求尽量高的折射率。 发射率 对红外透波材料的发射率要求尽量低，以免增加红外系统的目标特征，特别是军用系统易暴露。 其他 和选择其他光学材料一样，都要注意其力学、化学、物理性质，要求温度稳定性好，对水、气稳定，力学性质主要有弹性模量、扭转刚度、泊松比、拉伸强度和硬度。物理性质包括熔点、热导率、膨胀系数及可成型性。此外要强调的物性是材料的热导率要高，特别是用于高速飞行器的时候。 3 红外透波材料的种类 玻璃 玻璃的光学均匀性好，易于加工成型，价格便宜。缺点是透过波长较短，使用温度低于500℃。目前研究的红外透波玻璃材料主要有：氧化物红外玻璃、硫系玻璃和氟化物玻璃。
变焦镜头设计案例 本案例的公开已征得客户的同意，但关键参数无法公开，且约为90%的设计进程。 一、设计应用 单透镜反射式照相机,全画幅（像面对角线为43mm）。 二、设计要求 适用波长：可见光 EFL：75~150mm 镜片数量：不超过12片 镜片面型：全部球面 镜片材料：光学玻璃 总长度：小于254mm 最大光圈：2 后截距：大于40mm 分辨率：大于80lp/mm@0.3 调焦方式：内调焦
可加入可变光圈 三、设计特点 采用机械补偿的变焦方式，这样做与光学补偿相比，可以使系统长度更短。而且，像面可以保持不变。然而，机械补偿方式的弊端就是给机械设计带来更多难度，因每个变焦组的移动量不成线性关系，必须加入空间凸轮。 四、设计结果
上海荧沃光电科技有限公司依托北京航天大学和杭州电子科技大学，设计团队由光学工程，电子专业硕、博士和教授组成，有近十年的多领域的光学设计经验，可根据客户订制要求设计各种镜头设计，激光光路设计，望远系统，扫描光路设计和LED透镜，手电筒反光碗，路灯透镜设计加工等。我们主要运用ZEMAX、Code V 、TracePro、Lighttool等国外优秀光学设计软计，为客户提供精准、高效、低成本的光学及机械设计方案和技术支持。 照明光学业务: 订制远、近红外透镜，玻璃透镜，安防透镜，车灯透镜，LED透镜光学设计，透镜LED，直下式LED背光透镜光学设计，LED透镜设计，LED透镜光学设计， COB透镜，LED透镜，凹面透镜，凸面透镜，菲尼尔透镜光学设计与加工；路灯透镜, PMMA透镜, PC透镜, 鼠标透镜,非球面透镜设计及加工生产;透光率极高，光效极度好，无黄斑。 成像光学设计：手机镜头，照相镜头，PDA镜头设计，望远镜头，扫描仪镜头，显微镜头，投影镜头，工业镜头等镜头的设计、加工。
红外光学材料 1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围0.5μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n）<3×10- 吸收系数（1/cm） 5.0×10-3@1300nm 7.0×10-4@2700nm 4.0×10-4@3800nm 4.0×10-4@5250nm 5.0×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298—358k) 1.07×10-
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料
CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t=9.4mm) CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度(g . cm-3 @ 298k) 4.09 4.09 电阻率(Ω. Cm) ~1012~101.3
XX红外对射方案 一、概述 当前，随着经济的发展，人们对安全防范越来越重视，采取了许多措施来保护周边环境的安全。以往的做法是安装防盗网，但也存在有碍美观，犯罪分子易发现躲蔽，不能有效地防止坏人的入侵等缺点。现在，全国各地区都在迅速地开展建设现代化的智能防盗活动，对其中的安全防范系统、监控系统等提出了更高的要求。因为在多数娱乐场所，四周白天或夜间活动人员少时，犯罪分子很容易有从围墙进入厂区作案，为了使不因该发生的意外损失降到最低，必须要有一套专门的安全设备与操作人员，来维护和场所的财产安全不受任何侵害。 二、设计指导思想 本设计方案力求使本系统达到技术先进、经济实用、安全可靠、质量优良的要求，设计中遵循以下原则： 1）先进性 在投资费用许可的情况下充分利用现代最新技术、最可靠的科技成果，以便该系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。并使系统具有强大的发展潜力。 2）可靠性 必须考虑采用被证明为成熟的技术与产品，在设备的选型和系统的设计中尽量提高系统的可靠性。 3）实用性和便利性 在满足系统的功能要求和实际使用需要的基础上，采用实用的技术和设备，确保设备使用方便、安全， 并且经久耐用。 4）可扩充性与经济性 为满足今后的发展需要，系统在使用的产品系统、容量及处理能力等方面必须具备兼容性强、可扩充与换代的特点，确保整个系统可以不断得到改进和提高。 5) 规范性与结构化 三、系统目标 防护主要为周界防盗报警。 设置周界防范报警系统的目的是：建立安全可靠的环境，加强出入口的管理，防范周边外闲杂人员进入，同时防范非法翻阅围墙或窗户。周界防越报警系统就是要对周界的管理，防止非法人员通过翻越窗子进入该场所，辅助保安对于场所的安防管理，降低场所保安的工作难度。 四、系统功能 报警主机，将所有的周界主动红外探测器接在一部主机上，报警信号传送到总的系统平台，这样工程非常简单。周界防越报警系统是利用主动红外移动探测器将场所的周界控制起来，并连接到管理中心的计算机，当外来入侵翻越围墙、栅栏时，探测器会立即将报警信号发送到管理中心，同时启动联动装置和设备，对入侵者进行阻吓，可以进行联动的摄像和录像。 根据自碧水长天的四周地形特点，设置了不同对数对射式红外报警探测器位于四周一面围墙上，主要用于防止非法入侵，报警信号接入报警主机，对各种非法入侵活动进行报警。
特广角镜头的预研报告 产品所需要的监控成像的专用特广角镜头进行了预研，现将预研结果报告如下： 一、问题的提出和技术要求 根据介绍，在开发某游戏设备时，其中需要用到摄像头摄取图象以便进行后续的图象识别。根据他们的市场定位，希望摄像头安装的位置越低越好，同时保持效果不变。工作时所需要拍摄的图象如下： 提出的技术要求如下： 1、被摄物整体面范围尺寸：480x480mm； 2、图像传感器：1/4英寸（CMOS），30万像素； 3、镜头离被摄物面的位置：480×480mm面的一侧，离边缘50mm以内，高度为250mm之内； 4、图像清晰度：能分辨物面上1mm的细节； 5、图像校正畸变：无梯形失真，线性畸变小于5% 对矩形网格成像无变形； 6、景深大于5mm，离镜头近的物体与远的物体成像清晰度无差别； 7、镜片个数：3-5片，（含玻璃和塑料两种透镜）外壳为塑料，安装方式为螺纹连接； 8、成品单价：成本低廉，在大规模供货时（每月10K以上），每只镜头成品（包括所有镜
片及外壳）批发单价10元人民币以下。 二、解决问题的几种途径 1. 用普通的摄像镜头 用普通的摄像镜头拍摄画面的话，由于普通镜头视场角太小，同时由于镜头处在被摄面的边缘会产生很大的畸变，尤其是梯形畸变，如下图所示： 2 用倾斜CMOS成像面的办法消除畸变 用普通的摄像镜头对准画面中心，由于镜头光轴和被摄面不垂直，会产生很大的固有畸变，这样的畸变，可以用倾斜CMOS成像面的办法消除，如下图所示：
用这样的办法，虽然能消除畸变，但是由于整个光学系统失去了轴对称，像差校正困
难，造成像面模糊，无法识别细节。 3用传统的球面特广角镜头成像 由于非轴对称的光学系统难于校正像差，所以只有采用轴对称的光学系统的才能解决问题。 所谓特广角镜头，是指视场角超过90度的广角镜头，在设计上有很大难度。广角镜头的畸变很大，为了消除畸变，镜头往往需要十多片镜片组成（如下图），它的成本很高，无法推广。 另一种消除畸变的球面广角镜头，是对称设计的镜头，从光学理论可知结构对称的镜头可以自动消除畸变。但是由于本镜头的焦距很小( 约为1~2mm )，对称设计的结果造成后截距很短( 约在0.05mm )，装配调整困难，并且透镜的表面曲率半径很小，在1mm以下，这样小的半径在模具制造和注塑工艺上都十分困难，甚至无法加工，该方案的光学原理如下：
800 万像素手机镜头的zemax设计2012.03.13 评论关闭 4,757 views 目录 [隐藏] , 1引言 , 2, 感光器件的选取 , 3, 设计指标 , 4, 设计思路 , 4.1,(, 材料选取 , 4.2,(, 初始结构选取 , 4.3,(, 优化过程 , 5, 设计结果 , 5.1,(, 光学调制传递函数 , 5.2,(, 点列图 , 5.3,(, 场曲和畸变 , 5.4,(, 色差和球差 , 5.5,(, 相对照度 , 6, 公差分析 , 7, 结论 随着手机市场对高像素手机镜头的需求增大，利用,,,,,光学设计软件设计一款大相对孔径,,,万像素的广角镜头。该镜头由,片非球面玻璃镜片，,片非球面塑料镜片，,片滤光镜片和,片保护玻璃构成。镜头光圈值,为,(,,，视场角,ω为,,?，焦距为,(,,,,，后工作距离为,(,,,。采用,,,，,, 公司的,,,,,,,型号,,,
万像素传感器，最大分辨率为,,,,×,,,,，最小像素为,(,μ,。设计结果显示:各视场的均方根差(,,,)半径小于,(,μ,，在奈奎斯特频率,,,处大多数视场的,,,值均大于,(,，畸变小于, ,，,, 畸变小于,(, ,。关键词:手机镜头;光学设计;,,,万像素;,,,,, 引言 手机镜头的研发工作始于,,世纪,,年代，世界上第一款照相手机是由夏普,,,,,,(现在的日本沃达丰)在,,,,年推出的,,,,,手机，它只搭载了一个,,万像素的,,,,数码相机镜头。随后各大手机知名制造厂商纷纷开始研发手机摄像功能。,,,,年,月,,日夏普制造了,,,万素的,,,,,，目前照相手机的市场占有率几乎是,,,,，特别是带有高像素,,、,,、,,、,, 的镜头就成为镜头研发的热点,,,。目前,,,万像素的手机市场占有率还不是太多，但随着人们对高端手机的需求量越来越大，,,,万像素手机肯定是主流趋势。鉴于此，在选用合理初始结构的基础上，优化出了一款,,,万像素的手机镜头。 , 感光器件的选取 感光器件有,,,(电荷耦合器件)和,,,,(互补金属氧化物半导体)两种。,,,,器 件产生的图像质量相比于,,,来说要低一些，到目前为止，大多数消费级别以及高端数码相机都使用,,,作为感光元件;,,,,感应器则作为低端产品 应用于一些摄像镜头上，目前随着,,,,技术的日益成熟，也有一些高端数码产品使用,,,,器件。,,,,相对于,,,有很多优点，比如价格低、集成化程度高、体积小、质量轻、功耗低、无光晕、高读出速率等,,,。所以很多手机生产商都采用,,,,器件作为手机镜头的图像传感器。目前,,,,芯片的尺寸越做越小，相应的像素尺寸也越来越小，分辨率反而越来越高。 现在国际上,,,,生产厂家主要有,,,,,,、,,,,,,,,,,、,,,,;,,、,,,,,,,等，本文采用,,,,,,公司的 ,,,,,,, 型号 ,(,,,,(,,,(,,,;,)，该款传感器采用超低
一、红外光学玻璃与红外晶体材料光学特性： 1.晶体材料 晶体材料包括离子晶体与半导体晶体离子晶体包括碱卤化合物晶体, 碱土—卤族化合物晶体及氧化物及某些无机盐晶体。半导体晶体包括Ⅳ族单元素晶体、Ⅲ～Ⅴ族化合物和Ⅱ～Ⅵ族化合物晶体等。离子型晶体通常具有较高的透过率, 同时有较低的折射率, 因而反射损失小, 一般不需镀增透膜, 同时离子型晶体光学性能受温度影响也小于非离子型晶体。半导体晶体属于共价晶体或某种离子耦合的共价键晶体。晶体的特点是其物理和化学特性及使用特性的多样性。晶体的折射率及色散度变化围比其它类型材料丰富得多。可以满足不同应用的需要, 有一些晶体还具备光电、磁光、声光等效应, 可以用作探测器材料。[1] 按部晶体结构晶体材料可分为单晶体和多晶体 ①单晶体材料 表1.1 几种常用红外晶体材料[1] 名称化学组成透射长波限/μ m 折射率/4.3μ m 硬度/克氏密度/(g·cm-3)溶解度 /(g·L-3)H2O 金刚石C30 2.48820 3.51不溶锗Ge25 4.02800 5.33不溶硅Si15 3.421150 2.33不溶石英晶体SiO2 4.5 1.46740 2.2不溶兰宝石Al2O3 5.5 1.681370 3.98不溶氟化锂LiF8.0 1.34110 2.600.27氟化镁MgF28.0 1.35576 3.18不溶氟化钡BaF213.5 1.4582 4.890.17氟化钙CaF210.0 1.41158 3.180.002溴化铊TLBr34 2.35127.560.05金红石TiO2 6.0 2.45880 4.26不溶砷化镓GaAs18 3.34(8μm)750 5.31不溶氯化钠NaCl25 1.5217 2.1635硒化锌ZnSe22 2.4150 5.27不溶锑化铟InSb16 3.99223 5.78不溶硫化锌ZnS15 2.25354 4.09不溶KRS-5TLBr-TLI45 2.38407.370.02 KRS-6TLBr-TLCl30 2.19357.190.01
红外对射系统设计 1红外对射系统 红外对射全名叫“光束遮断式感应器”(Photoelectric Beam Detector)，其基本的构造包括瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、LED指示灯等。其侦测原理乃是利用红外线经LED 红外光发射二极体,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离,由受光器接受。当光线被遮断时就会发出警报。红外线是一种不可见光，而且会扩散，投射出去会形成圆锥体光束。红外光不间歇一秒发1000光束，所以是脉动式红外光束。由此这些对射无法传输很远距离（600米内）。 利用光束遮断方式的探测器当有人横跨过监控防护区时，遮断不可见的红外线光束而引发警报。常用于室外围墙报警，它总是成对使用：一个发射，一个接收。发射机发出一束或多束人眼无法看到的红外光，形成警戒线，有物体通过，光线被遮挡，接收机信号发生变化，放大处理后报警。红外对射探头要选择合适的响应时间：太短容易引起不必要的干扰，如小鸟飞过，小动物穿过等；太长会发生漏报。通常以10米/秒的速度来确定最短遮光时间。若人的宽度为20厘米，则最短遮断时间为20毫秒。大于20毫秒报警，小于20毫秒不报警。 目前，常见的主动红外探测器有两光束、三光束、四光束，距离从30米到250米不等，也有部分厂家生产远距离多光束的“光墙”，主要应用于厂矿企业和一些特殊的场所。 2红外对射系统原理 主动红外对射入侵探测器由主动红外发射机和主动红外接收机组成，当发射机与接收机之间的红外光束被完全遮断或按给定百分比遮断时能产生报警状态的装置，叫主动红外入侵探测器。 主动红外发射机通常采用红外发光二极管作光源，其主要优点是体积小、重量轻、寿命长，交直流均可使用，并可用晶体管和集成电路直接驱动。现在的主动红外入侵探测器多数是采用互补型自激多谐振荡电路作驱动电源，直接加在红外发光二级管两端，使其发出经脉冲调制的、占空比很高的红外光束，这既降低了电源的功耗，又增强了主动红外入侵探测器的抗干扰能力 主动红外接收机中的光电传感器通常采用光电二极管、光电三极管、硅光电池、硅雪崩二极管等，按GBl0408．4—2000《入侵探测器第4部分：主动红外对射入侵探测器》规定：“探测器在制造厂商规定的探测距离工作时，辐射信号被完全或按给定百分比遮光的持续时间大于40ms时，探测器应产生报警状态。”为什么要给出一个范围呢?原因是不同的使用部位可以设定(调节)不同的最短遮光时间，这有益于减少系统的误报警。 主动红外对射发射机所发红外光束定发散角，在GBl0408.4—2000标准中规定：“室内使用时，发射机与接收机经正确安装和对准，并工作在制造厂商规定的探测距离，辐射能量有75％。被持久地遮挡时，接收机不应产生报警状态。”为了减少由此引起的误报警，安装使用中应让发射机与接收机轴线重合。
第41卷第6期红外与激光工程2012年6月Vol.41No.6Infrared and Laser Engineering Jun.2012 大视场凝视型红外共形光学系统设计 姜洋1,2，孙强1，孙金霞3，刘英1，李淳1，王健1，杨乐1,2 (1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033； 2.中国科学院研究生院，北京100049； 3.中国空空导弹研究院，河南洛阳471009) 摘要：为提高导弹整流罩气动性能，增强导引头系统稳定性，增大观察视场，完成了共形整流罩结合红外鱼眼镜头的新型红外凝视成像导引头光学系统设计。光学系统采用的椭球形共形整流罩将反远距结构与f-θ成像相结合，通过控制像方视场角提高像面照度的均匀性。对不同结构共形系统的像差特性进行了分析。光学系统解决了大视场光阑像差问题，最终获得±90°的无渐晕观察视场，其冷光阑效率为100%，全视场MTF在15lp/mm处均大于0.5，点斑均方根半径小于30μm，在半径为50μm 圆内能量集中度为93%以上，像面相对照度高于85%，满足大视场光学系统的成像要求。 关键词：光学系统设计；共形光学；红外成像制导；鱼眼镜头 中图分类号：TN216文献标志码：A文章编号：1007-2276(2012)06-1575-06 Design of infrared staring conformal optical system with wide field of view Jiang Yang1,2,Sun Qiang1,Sun Jinxia3,Liu Ying1,Li Chun1,Wang Jian1,Yang Le1,2 (1.Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun130033,China; 2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing100049,China; 3.China Airborne Missile Academy,Luoyang471009,China) Abstract:In order to optimize the aerodynamic performance of missile domes,enhance the stability and enlarge the FOV,an infrared staring imaging seeker combining the conformal dome and infrared fisheye lens was designed.The solution used an ellipsoidal conformal dome,inverted telephoto lens and f-θlens.Uniform illumination was realized through managing the imaging angle and pupil aberrations.Aberration characteristics of conformal dome were analyzed.The pupil aberrations at large FOV were solved.An optical system with±90°unvignetted FOR,100%cold stop efficient was designed.The MTF is higher than0.5at the spatial frequency of15lp/mm across the entire field.The RMS radiuses of spot diagram are less than 30μm;the geometric encircled energy is above93%in50μm range;the relative illumination is above85% at margin FOV.The specifications can meet the requirements of the wide field systems. Key words:optical system design;conformal optics;infrared imaging guidance;fisheye lens 收稿日期：2011-10-05；修订日期：2011-12-03 基金项目：国家自然科学基金(60977001)；国家863计划(2007AA122110) 作者简介：姜洋(1984-)，男，博士生，主要从事光学系统设计等方面的研究。Email:le_zhi@https://www.doczj.com/doc/4b12638952.html, 导师简介：孙强(1971-)，男，研究员,博士生导师，博士，主要从事现代红外光学仪器、二元光学、红外系统仿真等方面的研究。 Email:sunq@https://www.doczj.com/doc/4b12638952.html,
800 万像素手机镜头的zemax设计 2012.03.13 评论关闭4,757 views 目录 [隐藏] ?1引言 ?2１感光器件的选取 ?3２设计指标 ?4３设计思路 ? 4.1３．１材料选取 ? 4.2３．２初始结构选取 ? 4.3３．３优化过程 ?5４设计结果 ? 5.1４．１光学调制传递函数 ? 5.2４．２点列图 ? 5.3４．３场曲和畸变 ? 5.4４．４色差和球差 ? 5.5４．５相对照度 ?6５公差分析 ?7６结论 随着手机市场对高像素手机镜头的需求增大，利用Ｚｅｍａｘ光学设计软件设计一款大相对孔径８００万像素的广角镜头。该镜头由１片非球面玻璃镜片，３片非球面塑料镜片，１片滤光镜片和１片保护玻璃构成。镜头光圈值Ｆ为２．４５，视场角２ω为６８°，焦距为４．２５ｍｍ，后工作距离为０．５ｍｍ。采用ＡＰＴＩＮＡ公司的ＭＴ９Ｅ０１３型号８００万像素传感器，最大分辨率为３２６４×２４４８，最小像素为１．４μｍ。设计结果显示：各视场的均方根差（ＲＭＳ）半径小于１．４μｍ，在奈奎斯特频率１／２处大多数视场的ＭＴＦ值均大于０．５，畸变小于２％，ＴＶ畸变小于０．３％。 关键词：手机镜头；光学设计；８００万像素；Ｚｅｍａｘ 引言 手机镜头的研发工作始于２０世纪９０年代，世界上第一款照相手机是由夏普ＪＰＨＯＮＥ（现在的日本沃达丰）在２００１年推出的ＪＳＨ０４手机，它只搭载了一个１１万像素的ＣＯＭＳ数码相机镜头。随后各大手机知名制造厂商纷纷开始研发手机摄像功能。２００３年５月２２日夏普制造了１００万素的ＪＳＨ５３，目前照相手机的市场占有率几乎是１００％，特别是带有高像素２Ｍ、３Ｍ、５Ｍ、８Ｍ的镜头就成为镜头研发的热点［１］。目前８００万像素的手机市场占有率还不是太多，但随着人们对高端手机的需求量越来越大，８００万像素手机肯定是主流趋势。鉴于此，在选用合理初始结构的基础上，优化出了一款８００万像素的手机镜头。 １感光器件的选取 感光器件有ＣＣＤ（电荷耦合器件）和ＣＭＯＳ（互补金属氧化物半导体）两种。ＣＭＯＳ器件产生的图像质量相比于ＣＣＤ来说要低一些，到目前为止，大多数消费级别以及高端数码相机都使用ＣＣＤ作为感光元件；ＣＭＯＳ感应器则作为低端产品
光学系统设计方案 设计参数： 1)ICCD分辨率：1248х1024 2)像元尺寸：6μmх6μm 3)靶面尺寸：7.48mmх6.14mm 4)系统焦距：1500mm 5)F数：3.75 6)波段范围：450nm～800nm 系统初步设计如下： 口径Ф400mm，系统长度500mm。光路二维图如下图所示。系 统为折返射式光学系统，前部采用施密特矫正镜，后端采用卡式系统， 21:13:08 达到减小系统尺寸的目的。
图 1 光学系统二维图 图 2光学系统三维图21:17:16 图 3 光路剖视图
表 1线视场分析 图 4系统球差及场曲曲线 系统传递函数曲线如下图所示，根据探测器像元尺寸，MTF截频计算至83lp/mm处，从下图可以看出，系统MTF在100lp/mm处，水平最大视场及垂直最大视场均高于0.5，对角线视场MTF高于0.5。
21:14:01 图 5 系统MTF曲线 系统弥散圆的大小如下图所示，弥散圆表示点源物体经过系统后的发散情况，其半径越小、能量越集中，说明成像质量越好。通常接近衍射极限的系统弥散圆直径小于接收器的单个像素值。本系统采用的探测器像元尺寸为6μm，系统的弥散圆直径最大值为3.8μm，说明系统的成像质量接近衍射极限。
21:21:35 图 6畸变网格及畸变曲线 系统的畸变网格和畸变曲线如下图所示，畸变的大小能直接反映出系统图像的变形情况，从下图中可以看出，系统的最大畸变小于0.01%，图像变形肉眼无法分辨。
图 7畸变网格及畸变曲线 系统成像的二维仿真效果如下图所示，左图为目标图像，右图为 经系统后所成图像，从图中可以看出，系统成清晰倒像。 图 8二维成像仿真 公差分析 镜头最终的成像质量受到材料、加工、装配等各方面的影响，为保证系统最终获得良好的成像质量，设计时应充分考虑系统各部分的 公差分配，使材料、加工及装配的误差均在可接受的范围内，避免某
红外对射方案 一、概述 当前，随着经济的发展，一个个新的校园建设，人们对校园的设备安全防范越来越重视，采取了许多措施来保护校园的安全。以往的做法是安装防盗网，但也存在有碍美观，犯罪分子易发现躲蔽，不能有效地防止坏人的入侵等缺点。现在，全国各地区的校园都在迅速地开展建设现代化的智能防盗活动，对其中的安全防范系统、监控系统等提出了更高的要求。因为校园在郊区，校园的四周白天或夜间活动人员少时，犯罪分子很容易有从围墙进入校区作案，为了使不因该发生的意外损失降到最低，必须要有一套专门的安全设备与操作人员，来维护和管理校园的财产和人员安全不受任何侵害。 二、设计指导思想 本设计方案力求使本系统达到技术先进、经济实用、安全可靠、质量优良的要求，设计中遵循以下原则： 1）先进性 在投资费用许可的情况下充分利用现代最新技术、最可靠的科技成果，以便该系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。并使系统具有强大的发展潜力。 2）可靠性 必须考虑采用被证明为成熟的技术与产品，在设备的选型和系统的设计中尽量提高系统的可靠性。 3）实用性和便利性 在满足系统的功能要求和实际使用需要的基础上，采用实用的技术和设备，确保设备使用方便、安全， 并且经久耐用。 4）可扩充性与经济性 为满足今后的发展需要，系统在使用的产品系统、容量及处理能力等方面必须具备兼容性强、可扩充与换代的特点，确保整个系统可以不断得到改进和提高。 5) 规范性与结构化 三、系统目标 校园的防护主要为周界防盗报警。 设置周界防范报警系统的目的是：建立安全可靠的环境，加强出入口的管理，防范校园外闲杂人员进入，同时防范非法翻阅围墙。周界防越报警系统就是要校园周界的管理，防止非法人员通过翻越围墙进入校园，辅助保安对于校园的安防管理，降低校园保安的工作难度。 四、系统功能 报警主机，将所有的周界主动红外探测器接在一部主机上，报警信号传送到总的系统平台，这样工程非常简单。周界防越报警系统是利用主动红外移动探测器将小区的周界控制起来，并连接到管理中心的计算机，当外来入侵翻越围墙、栅栏时，探测器会立即将报警信号发送到管理中心，同时启动联动装置和设备，对入侵者进行阻吓，可以进行联动的摄像和录像。 根据学校的四周地形特点，设置了不同对数对射式红外报警探测器位于小区四周围墙上，主要用于防止非法入侵，报警信号接入报警主机，对各种非法入侵活动进行报警。
XX大学 课程设计说明书 201X/201X 学年第 1 学期 学院：信息与通信工程学院 专业：XXXXXXXX 学生姓名：XXXXX 学号：XXXXX 课程设计题目：双胶合望远镜头设计 起迄日期：20XX年12月22日~20XX年01月02日课程设计地点：XX大学5院楼513、606 指导教师：XXXX 职称: 教授
摘要 (1) 关键词 (1) 第一章课题要求 1.1课题背景 (2) 1.2设计目的 (2) 1.3设计内容和要求 (2) 第二章方案分析 2.1课题名称 (3) 2.2主要数据 (3) 2.3设计思路 (3) 2.4实现原理 (3) 2.5主要过程 (4) 第三章光学系统设计 3.1光圈参数设定 (5) 3.2视场参数设定 (5) 3.3波长设定 (6) 3.4玻璃厚度的设定 (6) 3.5像空间的设定 (7) 第四章光学系统分析 4.1 2D光路分布草图 (7) 4.2 标准点列图Spot Diagram (8) 4.3 光路图OPD FAN (9) 4.4 光线相差图RAY FAN (10) 4.5波前分布图 (11) 第五章光学系统优化 5.1光学系统调焦 (12) 5.2设置可变参数 (13) 5.3优化函数设定 (13) 5.4最终优化 (14) 第六章系统优化前后比较 6.1优化后的2D草图 (15) 6.2优化后的标准点列 (15) 6.3优化后光路图 (16) 第七章心得体会 心得体会 (17)
ZEMAX是一款多功能的光学设计软件，可建立反射、折射、绕射等光学模型，可以用来模拟、分析和辅助设计光学系统，并对光学系统进行优化。双胶合透镜不仅有较好的横向分辨率，而且有较高的轴向分辨率，能够作为共焦3-D成像的一种理想光学元件，在光学领域得到了广泛的应用。本次课程设计，我们将利用ZEMAX软件设计一个双胶合望远镜头，展示利用ZEMAX设计、分析和优化一个简单光学系统的过程，进一步掌握该软件。 关键词:ZEMAX双胶合望远镜头光学系统设计分析
、红外光学玻璃与红外晶体材料光学特性: 1■晶体材料 晶体材料包括离子晶体与半导体晶体离子晶体包括碱卤化合物晶体，碱土一卤族化合物 晶体及氧化物及某些无机盐晶体。半导体晶体包括W族单元素晶体、川?V族化合物和 n?w族化合物晶体等。离子型晶体通常具有较高的透过率，同时有较低的折射率，因 而反射损失小，一般不需镀增透膜，同时离子型晶体光学性能受温度影响也小于非离子型晶体。半导体晶体属于共价晶体或某种离子耦合的共价键晶体。晶体的特点是其物理和化学 特性及使用特性的多样性。晶体的折射率及色散度变化范围比其它类型材料丰富得多。可以 满足不同应用的需要，有一些晶体还具备光电、磁光、声光等效应，可以用作探测器材料。 [1] 按内部晶体结构晶体材料可分为单晶体和多晶体 ①单晶体材料 表1.1 几种常用红外晶体材料[1] 名称化学组成透射长波限/ 卩m 折射率/4.3卩 m 硬度/克氏密度/(g?cm3)溶解度 /(g - L-3)H2O 金刚石 C 30 2.4 8820 3.51 不溶锗Ge 25 4.02 800 5.33 不溶硅Si 15 3.42 1150 2.33 不溶石英晶体SiQ 4.5 1.46 740 2.2 不溶兰宝石AI2O3 5.5 1.68 1370 3.98 不溶氟化锂LiF 8.0 1.34 110 2.60 0.27 氟化镁MgF 8.0 1.35 576 3.18 不溶氟化钡BaF 13.5 1.45 82 4.89 0.17 氟化钙CaF 10.0 1.41 158 3.18 0.002 溴化铊TLBr 34 2.35 12 7.56 0.05 金红石TQ2 6.0 2.45 880 4.26 不溶砷化镓GaAs 18 3.34(8(im) 750 5.31 不溶氯化钠NaCl 25 1.52 17 2.16 35 硒化锌ZnSe 22 2.4 150 5.27 不溶锑化铟InSb 16 3.99 223 5.78 不溶硫化锌ZnS 15 2.25 354 4.09 不溶KRS-5 TLBr-TLI 45 2.38 40 7.37 0.02 KRS-6 TLBr-TLCl 30 2.19 35 7.19 0.01
1,进口CVD硒化锌(ZnSe)红外光学材料 CVD硒化锌（ZnSe）是一种化学惰性材料，具有纯度高，环境适应能力强，易于加工等特点。它的光传输损耗小，具有很好的透光性能。是高功率CO2激光光学元件的首选材料。由于该红外材料的折射率均匀和一致性很好，因此也是前视红外（FLIR）热成像系统中保护窗口和光学元件的理想材料。同时，该材料还广泛用于医学和工业热辐射测量仪和红外光谱仪中的窗口和透镜。 CVD ZINC SELENIDE Transmission Wavelength in Micrometers (t=8mm) 光学性质： 透过波长范围μm---22μm 折射率不均匀性（Δn/n） 吸收系数（1/cm）×10-3@1300nm ×10-4@2700nm ×10-4@3800nm ×10-4@5250nm ×10-4@10600nm 热光系数dn/dT(1/k,298— ×10-5@1150nm
折射率n随波长的变化（20℃） 理化性质： 激光损伤阈值：（10600nm脉冲激光，脉冲宽度=15μs） 2，进口CVD硫化锌（ZnS）红外光学材料 CVD硫化锌是一种化学惰性材料，具有纯度高，不溶于水，密度适中，易于加工等特点，广泛应用于红外窗口，整流罩和红外光学元件的制作。和硒化锌（ZnSe）一样，硫化锌（ZnS）
也是一种折射率均匀性和一致性好的材料，在8000nm—12000nm波段具有很好的图像传输性能，该材料在中红外波段也有较高的透过率，但随着波长变短，吸收和散射增强。与硒化锌（ZNSE）相比，硫化锌的价格低，硬度高，断裂强度是硒化锌的两倍，抗恶劣环境的能力强，非常适合用于制造导弹整流罩和军用飞行器的红外窗口。 透过率曲线： CVD ZINC SULFIDE Transmission(CVD硫化锌) Wavelength in Micrometer (t =6mm) CLEARTRAN Transmission（多光谱CVD硫化锌） Wavelength in Micrometers (t= 理化性质： CVD硫化锌多光谱CVD硫化锌 密度 (g . cm-3 @ 298k) 电阻率 (Ω. Cm)~1012~ 熔点 (℃)1827 化学纯度 (%) 热膨胀系数(1/k)* 10-6@273k* 10-6@273k * 10-6@373k* 10-6@373k
虹康别墅红外对射方案 一、概述 当前，随着经济的发展，一个个新的小区建设，人们对小区的设备安全防范越来越重视，采取了许多措施来保护小区的安全。以往的做法是安装防盗网，但也存在有碍美观，犯罪分子易发现躲蔽，不能有效地防止坏人的入侵等缺点。现在，全国各地区的小区都在迅速地开展建设现代化的智能防盗活动，对其中的安全防范系统、监控系统等提出了更高的要求。因为在多数小区多设在郊区，小区的四周白天或夜间活动人员少时，犯罪分子很容易有从围墙进入厂区作案，为了使不因该发生的意外损失降到最低，必须要有一套专门的安全设备与操作人员，来维护和管理小区的财产安全不受任何侵害。 二、设计指导思想 本设计方案力求使本系统达到技术先进、经济实用、安全可靠、质量优良的要求，设计中遵循以下原则： 1）先进性 在投资费用许可的情况下充分利用现代最新技术、最可靠的科技成果，以便该系统在尽可能长的时间内与社会发展相适应。并使系统具有强大的发展潜力。 2）可靠性 必须考虑采用被证明为成熟的技术与产品，在设备的选型和系统的设计中尽量提高系统的可靠性。 3）实用性和便利性 在满足系统的功能要求和实际使用需要的基础上，采用实用的技术和设备，确保设备使用方便、安全， 并且经久耐用。 4）可扩充性与经济性 为满足今后的发展需要，系统在使用的产品系统、容量及处理能力等方面必须具备兼容性强、可扩充与换代的特点，确保整个系统可以不断得到改进和提高。 5) 规范性与结构化 三、系统目标 别墅的防护主要为周界防盗报警。 设置周界防范报警系统的目的是：建立安全可靠的环境，加强出入口的管理，同时防范非法翻阅围墙或窗户。周界防越报警系统就是要别墅周界的管理，防止非法人员通过翻越窗子进入院子，辅助保安对于小区的安防管理，降低小区保安的工作难度。 四、系统功能 报警主机，将所有的周界主动红外探测器接在一部主机上，报警信号传送到总的系统平台，这样工程非常简单。周界防越报警系统是利用主动红外移动探测器将小区的周界控制起来，并连接到管理中心的计算机，当外来入侵翻越围墙、栅栏时，探测器会立即将报警信号发送到管理中心，同时启动联动装置和设备，对入侵者进行阻吓，可以进行联动的摄像和录像。 根据四周地形特点，设置了不同对数对射式红外报警探测器位于小区四周围墙上，主要用于防止非法入侵，报警信号接入报警主机，对各种非法入侵活动进行报警。 其系统构成图如下：
光学镜头基本知识 第一章光线的传播 一﹑光在真空中是沿直线传播的 光在真空中(均匀介质中)是沿直线传播的﹐但是由於在我们的真实空间中﹐光并不能做到这一点﹐这是因为空气。在我们的空气中﹐有存在着各式各样的杂物﹐粉尘﹐水雾等。由於这些东西的存在﹐光在直线传播的过程中﹐碰到这些东西﹐就会产生反射﹐折射。而﹐粉尘表面并不光滑﹐光照射到这粉尘面上的时候便会往各个方向反射﹐这边形成了漫反射。正是由於漫反射的存在﹐这便能使我们能感觉到光﹐能看到东西。 二﹑光的反射﹑透射﹑折射 光在大气中传输总不能按着直线传输﹐光在碰到不透光的物质时会发生反射﹐光碰到透光的物质时会发生透射﹐折射。入射光线﹐反射光线﹐折射光线﹐在同一个平面上﹐即三线共面。 光的反射 光在传输过程中是遵守反射定理的。 反射定理﹕ 入射角等於反射角。 入射角定义为﹕入射光线和法线组成的夹角 反射角定义为﹕反射光线和法线组成的夹角 法线﹕法线就是垂直於入射面的线。法线是一条虚构的线﹐并不是事实存在的。光的透射和折射 有些物质是透光的﹐光可以穿透这些物质﹐这便是光的透射。 每种不同材质的东西都有着不同的透过率﹐光在这些物质中穿透的时候总会有着能量的损失。入射光线的强度与出射光线的强度的比值为这一材质的透过率。 所谓光线的折射就是指光线在进行传输的过程中从一种介质进入另一种介质的时候﹐不会沿直线传播﹐而是有了一定角度的弯折。这便是光线的折射。 通常在大气中我们认定其折射率为1。 折射定律被描述为﹕入射角的正弦与折射角的正弦之比为常数﹐它等于折射线所处介质的折射率n`与入射线所处介质的折射率n之比。 通常折射率较大的介质称为光密介质﹐折射率较小的介质称为光疏介质。若入射光在光密介质﹐这时折射角总大于入射角﹐折射角随着入射角增大而增大﹐最大使折射角为90度﹐这时sini`=1﹐若入射角再增大﹐将发生全反射。 自然界有很多全反射现象﹕海市蜃楼﹑沙漠幻影﹑等。