IR optisk design och anpassning

Optiska linser arbetar med ljusvågor inom ett visst våglängdsområde. Ljusvågor som emitteras från ett objekt kan bilda en tydlig bild på ett fokalplan inom detta våglängdsområde med minimal energidämpning. Ljusvågor utanför detta område är dock svåra att korrigera för aberrationer, vilket resulterar i dålig bildkvalitet, låg upplösning och betydande energidämpning, eller till och med fullständig blockering av det optiska materialet, vilket gör det omöjligt att passera genom linsen. Infraröda linser har optimerats för att ge det bästa svaret på olika intervall av infraröda våglängder och blockera oönskade våglängder.

Under ljusutbredning kan kortare våglängder som naturligt ljus hindras av dimma, regnvatten, damm etc. och kan inte passera igenom, medan längre våglängder som infrarött ljus lätt kan passera igenom. Efter att ha passerat hindren kan det infraröda ljuset bilda en tydlig bild på linsen på grund av den infraröda korrigeringen av ED-glaset och den infraröda transparensen av IR-beläggningen. Med en infrarödkorrigerad lins som använder ED-glas kan nära-infraröd fokus garanteras, vilket ger högupplöst bildbehandling 24 timmar om dygnet, både på dagen och på natten.

Jämfört med synligt ljus och andra termiska strålningsband har SWIR-linsbandet gemensamma avbildningsfördelar. Det används huvudsakligen inom elektronisk styrelseinspektion, material-/matsortering, solcellsinspektion, kvalitetsinspektion, militära tillämpningar och kategorier för industriell maskinseende. SWIR-objektiv används också i situationer där andra detektorer eller kameror inte är tillräckligt flexibla för att stoppa begränsad detaljigenkänning.

Mellanvågsinfraröd lins används vanligtvis tillsammans med mellanvågsköldmediedetektorn, och bländaren är placerad framför linsen, så linsen är relativt stor, och den så kallade kallljuseffekten (spökbilder, reflektion) bör också övervägas. Även om volymen av kyllinser och detektorer är stor, kan detekteringsavståndet nå långt, till exempel en brännvidd på 150 mm och 300 mm, som kan se avstånd på 10 km till 30 km.

Utformningen av LWIR-objektiv är kommersiellt dominerande, det vill säga de måste vara billiga och effektiva. Därför är asfärisk användning ganska vanligt. Dessutom, med förbättringen av kommersiella applikationer, såsom mörkerseende för fordon, pistolsiktning, mobiltelefoner, etc., har sulfidglas blivit favoriten för sådana applikationer. På grund av dess lågtemperaturformning, om antalet sulfidglaslinser är stort, kan priset vara mycket lågt.

1. Behovsbedömning och förundersökning
- Definiera applikationen: Förtydliga syftet och önskade prestandaparametrar för IR-systemet (t.ex. termisk avbildning, mörkerseende eller vetenskaplig mätning).
- Marknadsundersökning: Undersök befintliga lösningar för att förstå nuvarande möjligheter och begränsningar.
- Teknikbedömning: Utvärdera tillgänglig teknik för detektorer, linser och material som är lämpliga för det önskade våglängdsområdet.

2. Konceptuell design
- Välj detektor: Välj en IR-detektorteknik som passar prestandakraven och våglängdskänsligheten.
- Optisk konfiguration: Bestäm vilken typ av optiskt system (brytande, reflekterande eller katadioptrisk) baserat på applikationens behov.
- Initial optisk layout: Skissa en preliminär optisk bana, inklusive linselement, filter och bländare.

3. Optisk design och optimering
- Modellering: Använd optisk designprogramvara för att skapa en detaljerad modell av systemet.
- Aberrationskorrigering: Optimera linsdesignen för att minimera optiska aberrationer och maximera upplösning och bildkvalitet.
- Tolerans: Upprätta tillverkningstoleranser för att säkerställa att designen är robust och kan tillverkas.

4. Mekanisk och strukturell design
- Mekanisk integration: Konstruera den mekaniska strukturen för att stödja och skydda de optiska komponenterna samtidigt som inriktningen bibehålls.
- Termisk analys: Se till att designen tål den termiska miljön och minimerar termisk drift.
- Miljöhänsyn: Design för vattentätning, dammskydd och andra miljöfaktorer.

5. Prototyputveckling
- Komponenttillverkning: Tillverka linser, filter och mekaniska delar till de angivna toleranserna.
- Montering och justering: Montera prototypen och rikta in de optiska komponenterna.
- Kyllösningar: Om nödvändigt, integrera kylsystem för att upprätthålla detektorprestanda.

6. Testning och validering
- Funktionstestning: Utvärdera prototypens prestanda under laboratorieförhållanden.
- Miljöbelastningstestning: Testa systemet under extrema temperaturer, luftfuktighet och andra miljöförhållanden.
- Fälttestning: Testa systemet i verkliga scenarier för att säkerställa att det uppfyller prestandakraven.

7. Anpassning och iteration
- Feedbackintegration: Inkludera feedback från användare och testresultat för att förfina designen.
- Designjusteringar: Gör nödvändiga justeringar av de optiska, mekaniska och elektroniska designerna.
- Omtestning: Testa om systemet för att säkerställa att ändringar inte har påverkat prestandan negativt.

8. Tillverkning och kvalitetskontroll
- Uppskalning av produktion: Förbered dig för massproduktion, se till att kvalitetskontrollåtgärder är på plats.
- Slutinspektion: Genomför en slutinspektion för att säkerställa att alla enheter uppfyller specifikationerna.

9. Driftsättning och support
- Installation: Installera systemen på avsedda platser.
- Användarutbildning: Utbilda användare i drift och underhåll av systemet.
- Underhållsplan: Ta fram en plan för löpande support och underhåll.

10. Utvärdering efter implementering
- Prestandaövervakning: Övervaka systemets prestanda över tid.
- Insamling av feedback: Samla feedback från användare för att informera framtida design.