理解冷反射效應：SYNOPSYS 光學設計軟件

夜視系統(tǒng)可以在完全黑暗中看到圖像。因為宇宙中的所有物質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)，或者在某種程度上近似該函數(shù)。由于您的皮膚接近20攝氏度或293開爾文的室溫，您可以根據(jù)光譜向導SpectrumWizard計算的下圖所示的曲線發(fā)射輻射。注意峰值約為10微米。（鍵入MSW以打開向導。）

雖然大氣吸收了大量的紅外輻射，但它有一個透明窗口，其中心波長僅超過10微米，非常適合上面顯示的光譜。
夜視系統(tǒng)通過將紅外光電轉換探測器來感知這種輻射。用于此目的的常見材料是HgCdTe，其具有如下所示的光譜靈敏度（該圖來自Wolfe和Zissis的The Infrared Handbook。精確的靈敏度范圍取決于成分的相對比例）。我們很幸運，光源，環(huán)境和探測器都能在所需的光譜窗口內正常工作。

為了獲得高信噪比，必須確保光學器件，甚至探測器本身不會在相同波長下輻射不需要的光通量。這是通過將檢測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量的抗反射涂層來實現(xiàn)的。如果不采取這些步驟，情況類似于您通過望遠鏡觀察到的情況，其中鏡頭和外殼都是白熱的：很難區(qū)分您正在觀察的內容。
一個精細的要求，有時被忽略，是為了避免所謂的“冷反射”效應，它在掃描紅外系統(tǒng)中顯示為顯示圖像中心的黑色模糊斑：

出現(xiàn)這種效果是因為在視場的中心，探測器可以看到自身的鬼像圖像，從某處的透鏡表面反射而來。這個影像很暗 - 因為探測器非常暗 - 因此探測器看到的總背景信號在中心處低于在場的其他部分，其中鬼像圖像被其他鏡頭孔徑漸暈，掃描離開現(xiàn)場，或者因為它不能形成清晰的圖像。
為了說明這種效果并展示如何控制它，我們將使用與SYNOPSYS™中的鏡頭。在CW中鍵入FETCH X12。

這是一個紅外系統(tǒng)，設計用于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而不是橫坐標給出的，最后兩個表面是平坦的，重合的虛擬面。這是程序將光線高度轉換為角度的位置，它還標記掃描棱鏡或其他移動組件的位置，這些組件一次一個像素地對圖像進行采樣。要分析此鏡頭的冷反射屬性，請使用命令NAR。