夜視系統(tǒng)可以在完全黑暗中看到圖像。因?yàn)橛钪嬷械乃形镔|(zhì)都以光子的形式輻射能量，在理想黑體輻射的情況下遵循普朗克函數(shù)，或者近似該函數(shù)。 由于您的皮膚接近20攝氏度，您可以根據(jù)光譜向?qū)pectrumWizard計(jì)算的下圖所示的曲線設(shè)置輻射。 注意峰值約為10微米。 （鍵入MSW以打開(kāi)向?qū)А＃?div align="center">
夜視系統(tǒng)通過(guò)將紅外光轉(zhuǎn)換為探測(cè)器能夠感知的輻射。 常見(jiàn)的材料是HgCdTe，其具有如下所示的光譜靈敏度（該圖來(lái)自Wolfe和Zissis的The Infrared Handbook。精確的靈敏度范圍取決于成分的相對(duì)比例）。光源，環(huán)境和探測(cè)器都能在所需的光譜窗口內(nèi)正常工作。
為了獲得高信噪比，必須確保光學(xué)器件，甚至探測(cè)器本身不會(huì)在相同波長(zhǎng)下輻射不需要的光通量。 這是通過(guò)將檢測(cè)器冷卻到非常低的溫度（通常使用液氮）并在鏡片表面上使用高質(zhì)量的抗反射涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 如果不采取這些步驟，情況類似于您通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察到的情況，其中鏡頭和外殼都是白熱的：很難看清您正在觀察的內(nèi)容。
這就是所謂的“冷反射”效應(yīng)，它在掃描紅外系統(tǒng)中顯示為圖像中心的黑色模糊斑：
出現(xiàn)這種效果是因?yàn)樵谝晥?chǎng)的中心，探測(cè)器可以看到自身的鬼像，從某處的透鏡表面反射而來(lái)。 這個(gè)影像很暗 - 因?yàn)樘綔y(cè)器非常暗 - 因此探測(cè)器看到的總背景信號(hào)在中心處低于在視場(chǎng)的其他部分，其中鬼像被其他鏡片孔徑漸暈，掃描 離開(kāi)視場(chǎng)，或者因?yàn)樗荒苄纬汕逦膱D像。
為了說(shuō)明這種效果并展示如何控制它，我們將使用SYNOPSYS™中的鏡頭。 在CW中鍵入FETCH X12。
這是一個(gè)紅外系統(tǒng)，設(shè)計(jì)用于8到13微米的波段，使用AFOCAL模式，這意味著光線輸出是以角度給出的，最后兩個(gè)表面是平坦的，重合的虛擬面。 這是程序?qū)⒐饩�高度轉(zhuǎn)換為角度的位置，它還標(biāo)記掃描棱鏡或其他移動(dòng)組件的位置，這些組件一次一個(gè)像素地對(duì)圖像進(jìn)行采樣。 要分析此鏡頭的冷反射屬性，請(qǐng)使用命令NAR。
SYNOPSYS AI>NAR
ID AFOCAL ZOOM REFR TELESC 3 0F P1488
NARCISSUS ANALYSIS
SURF YNI Imarg/Ichief
________________________________
1 14.8452 9.4157
2 2.3679 -1.1389
3 8.7548 -6.8424
4 7.2618 -5.4735
5 7.1414 2.6471
6 8.5985 2.9948
7 0.1047 -0.5733
8 0.0591 3.8062
9 0.2625 0.2929
10 0.0773 0.0431
11 1.4544 -2.2463
12 0.6135 0.6606
13 9.6691E-04 4.7994E-04
“NYI”列顯示數(shù)量φAoN的值，其中參數(shù)在下圖中定義。 由此我們可以計(jì)算出探測(cè)器上反向反射彌散斑的近似大小：Y1 =2φAON /α，其中α是探測(cè)器會(huì)聚光束的半角，Y1是彌散斑處的光線高度。 在給定表面反射后的圖像。
冷反射校正的原則是確保YNI的值永遠(yuǎn)不會(huì)低于由掃描儀靈敏度和用戶接受度決定的給定值。一個(gè)較大的值意味著鬼像更不聚焦，因此強(qiáng)度更小。
根據(jù)上表，較差的冷反射來(lái)自表面8，其中值為0.0591。 我們可以使用GHPLOT程序來(lái)視覺(jué)化。 在CW中鍵入MGH，或?qū)Ш降組LI中的該對(duì)話框。 輸入顯示的數(shù)據(jù)，然后單擊GHPLOT按鈕。
選擇右側(cè)顯示的區(qū)域，然后在選擇矩形內(nèi)單擊以放大該部分。
光從左邊進(jìn)入，直到它到達(dá)表面13，即右邊的平面，我們?cè)趯?duì)話框中聲明了NAR表面。 （它指定反射系數(shù)為1.0。）我們還有一個(gè)鬼像，從表面13回到表面8，再?gòu)哪抢锏阶詈笠粋�(gè)表面。 那里的信號(hào)通量是準(zhǔn)直的，我們假設(shè)任何返回那里并再次被準(zhǔn)直的光將在探測(cè)器上顯示出清晰的聚焦。 在從表面13反射之后，光線以藍(lán)色顯示，并且在表面8處的第二次反射之后，它們以綠色繪制。 逆向反射光束有點(diǎn)離焦，因?yàn)槟憧梢酝ㄟ^(guò)光線角度的變化直觀地看到 - 但不是很多。 離焦是否足夠好？
要回答這個(gè)問(wèn)題，我們需要知道艾里衍射斑的角度大小。 在軸上要求進(jìn)行PSPRD分析。 轉(zhuǎn)到對(duì)話框MDI并單擊PSPRD按鈕。
請(qǐng)注意艾里斑半徑的值：0.00124。 這是一個(gè)角度值，因?yàn)殓R頭被宣布為AFOCAL。 我們知道，如果冷反射光束以等于或小于該值的角度返回，光束將處于清晰的焦點(diǎn)并導(dǎo)致非常令人反感的冷反射效應(yīng)。
那么返回光束角的當(dāng)前值是多少？ 返回MGH對(duì)話框，這次運(yùn)行RGHOST功能，數(shù)據(jù)如下所示：
--- RGHOST 13 8 0 1 SURF
SURF X Y Z ZZ HH UNI ___________________________________________________________________________________________
OBJ 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
1 0.000000 49.923000 7.594350 0.000000 -0.231568 17.299187
2 0.000000 47.988888 5.162597 0.000000 -0.273829 0.757635
3 0.000000 29.334061 -0.757131 0.000000 -0.074802 18.270864
4 0.000000 28.540801 -0.464576 0.000000 -0.241640 6.143003
5 0.000000 26.692097 6.849079 0.000000 -0.466878 15.198191
6 0.000000 24.332967 6.510073 0.000000 -0.173480 4.929564
7 0.000000 0.765834 0.005466 0.000000 -0.053527 9.023819
8 0.000000 0.404576 0.001029 0.000000 -0.202598 2.772402
9 0.000000 -1.929381 -0.060130 0.000000 -0.096889 7.882820
10 0.000000 -4.093014 -0.186656 0.000000 -0.113411 0.311856
11 0.000000 -5.501135 0.434421 0.000000 0.091033 15.500818
12 0.000000 -5.205378 0.313305 0.000000 0.002118 1.687304 --- RAY REVERSES AFTER NEXT SURFACE ---
13 0.000000 -5.158509 0.000000 0.000000 0.002118
12 0.000000 -5.111617 -0.302080 0.000000 -0.088324
11 0.000000 -5.399001 -0.418344 0.000000 0.115298
10 0.000000 -3.970582 0.175635 0.000000 0.095288
9 0.000000 -1.842140 0.054811 0.000000 0.204857
8 0.000000 0.518795 0.001693 0.000000 0.191294
9 0.000000 2.711172 -0.118846 0.000000 0.113392
10 0.000000 5.236490 -0.305925 0.000000 0.101850
11 0.000000 6.531506 0.613980 0.000000 -0.116719
12 0.000000 6.158564 0.439191 0.000000 -0.037396
13 0.000000 5.335925 0.000000 0.000000 -0.037396
GHOST REFLECTED FROM SURFACES 8 13 AT SURFACE 14
X Y ZZ HH
---------------------------------------------------------------
0.00000 -0.373782E-01 0.00000 -0.373956E-01
SYNOPSYS AI>
程序?yàn)槟鷦?chuàng)建并運(yùn)行RGHOST命令，當(dāng)您返回到曲面14時(shí)，您會(huì)看到光線的切線（HH）等于-0.0374。 除以艾里斑半徑0.00124，你會(huì)發(fā)現(xiàn)表面8的冷反射彌散斑比艾里斑大30.2倍。 根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，這種差異是不夠的，這個(gè)鏡頭將在顯示器上顯示中度嚴(yán)重的冷反射。 必須改正。
同樣，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們已經(jīng)了解到，如果鏡頭以英寸為單位，YNI的最小值應(yīng)為約0.009，對(duì)于以毫米為單位的鏡頭，YNI的最小值應(yīng)為0.229。 （即使鏡頭是AFOCAL并且光線輸出是以角度為單位 - 它與鏡頭單元無(wú)關(guān)，YNI的數(shù)量也有長(zhǎng)度單位，因此與這些單位成比例。）所以讓我們糾正這個(gè)鏡頭，希望能有更好的 冷反射值。 以下是PANT和AANT文件：
LOG
STORE 9
CHG
APS 1 ! put the stop on 1 把光闌放在1上
12 YPT 0
CFREE
END ! keep the output dummies at the exit pupil在出口光瞳上保持程序的輸出
PANT
VLIST RAD ALL
VLIST TH ALL AIR
END
AANT
M -0.42835 50 A P HH 1 ! maintain current magnification
LLL 0.23 1 .01 A NAR 8 ! keep the narcissus on 8 greater than 0.23
M 22.437 1 A TH 12 ! maintain space for the scanning prism
M 347.3 .1 A TOTL
AEC
ACC
M 0 1 A P YA 1 0 0 0 13 ! control pupil aberrations too
GSO .5 10 3 P 0
GNO .5 2 3 P .75
GNO .5 1 3 P 1
END
SNAP
SYNOPSYS 30END
SNAP
SYNOPSYS 30
運(yùn)行這段代碼，鏡頭變化很小。 冷反射發(fā)生了什么？
SYNOPSYS AI>NAR
ID AFOCAL ZOOM REFR TELESC 3 0F P1488
NARCISSUS ANALYSIS
SURF YNI Imarg/Ichief
________________________________
1 14.3090 7.1022
2 1.9897 -0.9898
3 7.6347 -6.9897
4 6.0211 -4.9277
5 7.0617 2.2978
6 8.4359 2.5435
7 0.2334 -0.9406
8 0.2605 0.7269
9 0.0936 0.3047
10 0.1604 0.1859
11 1.2579 -5.1481
12 0.3695 0.2689
13 0.0012 5.7973E-04
SYNOPSYS AI>
鏡頭得到了很大改善。 事實(shí)上，表面8上的冷反射效應(yīng)變得比我們的目標(biāo)更大。 為什么？ 這個(gè)鏡頭來(lái)自專利文獻(xiàn)，我們懷疑原設(shè)計(jì)師完全忽略了冷反射效應(yīng)。 當(dāng)我們重新優(yōu)化它時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)它很容易控制。
但現(xiàn)在表面9的冷反射低于我們的極限。我們也為該表面添加目標(biāo)并重新優(yōu)化，然后在表面10處執(zhí)行相同的操作，結(jié)果很好。 現(xiàn)在所有表面都接近或超過(guò)極限。
冷反射效應(yīng)通常不難控制，但是如果你忘記查看NAR列表，并且不控制值，你可能最終得到一個(gè)非常糟糕的結(jié)果。
