IR optisk design og tilpasning

Optiske linser fungerer med lysbølger innenfor et visst bølgelengdeområde. Lysbølger som sendes ut fra et objekt kan danne et klart bilde på et brennplan innenfor dette bølgelengdeområdet med minimal energidempning. Imidlertid er lysbølger utenfor dette området vanskelig å korrigere for aberrasjoner, noe som resulterer i dårlig bildekvalitet, lav oppløsning og betydelig energidempning, eller til og med fullstendig blokkering av det optiske materialet, noe som gjør det umulig å passere gjennom linsen. Infrarøde linser er optimert for å gi den beste responsen på ulike områder av infrarøde bølgelengder og blokkere uønskede bølgelengder.

Under lysutbredelse kan kortere bølgelengder som naturlig lys bli hindret av tåke, regnvann, støv osv., og kan ikke passere gjennom, mens lengre bølgelengder som infrarødt lys lett kan passere gjennom. Etter å ha passert gjennom hindringene, kan det infrarøde lyset danne et klart bilde på linsen på grunn av den infrarøde korreksjonen av ED-glasset og den infrarøde gjennomsiktigheten til IR-belegget. Med en infrarød-korrigert linse som bruker ED-glass, kan nær-infrarød fokus garanteres, og oppnå høyoppløselig bildebehandling 24 timer i døgnet, både på dagtid og om natten.

Sammenlignet med synlig lys og andre termiske strålingsbånd har SWIR-linsebåndet vanlige bildefordeler. Den brukes hovedsakelig i elektronisk tavleinspeksjon, material-/matsortering, solcelleinspeksjon, kvalitetsinspeksjon, militære applikasjoner og industrielle maskinsynskategorier. SWIR-objektiver brukes også i situasjoner der andre detektorer eller kameraer ikke er fleksible nok til å stoppe begrenset detaljgjenkjenning.

Mellombølge infrarød linse brukes vanligvis i forbindelse med mellombølge kjølemiddeldetektor, og blenderåpningen er plassert foran linsen, slik at linsen er relativt stor, og den såkalte kaldt lyseffekten (ghosting, refleksjon) skal også vurderes. Selv om volumet av kjølelinser og detektorer er stort, kan deteksjonsavstanden nå langt, for eksempel en brennvidde på 150 mm og 300 mm, som kan se avstander på 10 km til 30 km.

Designet til LWIR-objektivet er kommersielt dominerende, det vil si at de må være billige og effektive. Derfor er asfærisk bruk ganske vanlig. I tillegg, med forbedringen av kommersielle applikasjoner, som nattsyn for kjøretøy, våpensikt, mobiltelefoner, etc., har sulfidglass blitt favoritten til slike applikasjoner. På grunn av støpingen ved lav temperatur, hvis antallet sulfidglasslinser er stort, kan prisen være veldig lav.

1. Behovsvurdering og forundersøkelse
- Definer applikasjonen: Avklar formålet og ønskede ytelsesparametere til IR-systemet (f.eks. termisk bildebehandling, nattsyn eller vitenskapelig måling).
- Markedsundersøkelser: Undersøk eksisterende løsninger for å forstå dagens muligheter og begrensninger.
- Teknologivurdering: Vurder tilgjengelige teknologier for detektorer, linser og materialer som passer for ønsket bølgelengdeområde.

2. Konseptuell design
- Velg detektor: Velg en IR-detektorteknologi som passer til ytelseskravene og bølgelengdefølsomheten.
- Optisk konfigurasjon: Bestem deg for typen optisk system (refraktivt, reflekterende eller katadioptrisk) basert på applikasjonsbehovene.
- Innledende optisk layout: Skisser en foreløpig optisk bane, inkludert linseelementer, filtre og blenderstopper.

3. Optisk design og optimalisering
- Modellering: Bruk optisk designprogramvare for å lage en detaljert modell av systemet.
- Aberrasjonskorreksjon: Optimaliser objektivdesignet for å minimere optiske aberrasjoner og maksimere oppløsning og bildekvalitet.
- Toleranse: Etabler produksjonstoleranser for å sikre at designet er robust og kan produseres.

4. Mekanisk og strukturell design
- Mekanisk integrasjon: Design den mekaniske strukturen for å støtte og beskytte de optiske komponentene mens du opprettholder innretting.
- Termisk analyse: Sørg for at designet tåler det termiske miljøet og minimerer termisk drift.
- Miljøhensyn: Design for vanntetting, støvtetting og andre miljøfaktorer.

5. Prototypeutvikling
- Komponentproduksjon: Lag linser, filtre og mekaniske deler til spesifiserte toleranser.
- Montering og justering: Sett sammen prototypen og juster de optiske komponentene.
- Kjøleløsninger: Om nødvendig, integrer kjølesystemer for å opprettholde detektorytelsen.

6. Testing og validering
- Funksjonell testing: Evaluer prototypens ytelse under laboratorieforhold.
- Miljøbelastningstesting: Test systemet under ekstreme temperaturer, fuktighet og andre miljøforhold.
- Felttesting: Test systemet i virkelige scenarier for å sikre at det oppfyller ytelseskravene.

7. Tilpasning og iterasjon
- Tilbakemeldinger: Inkluder tilbakemeldinger fra brukere og testresultater for å avgrense designet.
- Designjusteringer: Gjør nødvendige justeringer av de optiske, mekaniske og elektroniske designene.
- Retesting: Test systemet på nytt for å sikre at modifikasjoner ikke har påvirket ytelsen negativt.

8. Produksjon og kvalitetskontroll
- Oppskalering av produksjon: Forbered deg på masseproduksjon, og sørg for at kvalitetskontrolltiltak er på plass.
- Sluttkontroll: Gjennomfør en siste inspeksjon for å sikre at alle enheter oppfyller spesifikasjonene.

9. Implementering og støtte
- Installasjon: Installer systemene på de tiltenkte stedene.
- Brukeropplæring: Lær brukerne om drift og vedlikehold av systemet.
- Vedlikeholdsplan: Utvikle en plan for løpende støtte og vedlikehold.

10. Evaluering etter utplassering
- Ytelsesovervåking: Overvåk systemets ytelse over tid.
- Tilbakemeldingsinnsamling: Samle tilbakemeldinger fra brukere for å informere om fremtidige design.