紅外成像設備
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
紅外成像設備的實例教程
微光成像技術
微光夜視技術又稱像增強技術，是通過帶像增強管的夜視鏡，對夜天光照亮的微弱目標像進行增強，以供觀察的光電成像技術。微光技術是光電高新技術中的重要組成部分。在微光夜視產品中，圖像增強器是核心器件，利用圖像增強器將夜空中微弱的自然光，如月光、星光、大氣灰光增強幾百倍、幾萬倍達到使人眼能夠進行遠距離觀察的程度。黃綠光是人眼最敏感的波長，因此，這種顏色的熒光屏常常被應用到增像器上。我們在電影電視里看特種部隊進行夜視成像時，夜視鏡頭里的圖景呈現黃綠色就是因為這個原因。
紅外成像技術
紅外夜視技術分為主動紅外夜視技術和被動紅外夜視技術。主動紅外夜視技術是通過主動照射并利用目標反射紅外源的紅外光來實施觀察的夜視技術，對應裝備為主動紅外夜視儀。被動紅外夜視技術是借助于目標自身發射的紅外輻射來實現觀察的紅外技術，它根據目標與背景或目標各部分之間的溫差或熱輻射差來發現目標。其裝備為熱成像儀。現階段監控攝像機裝備的都是主動紅外系統，對被動紅外系統的應用還較少。
微光成像技術優點
微光成像技術之所以被各國軍隊大量應用在夜視上，是因為它的全面性。該技術相比紅外技術，不需要紅外燈發射紅外線、不需要被觀測物體必須有熱量。從而很好的適應軍隊在不同環境下作戰。選擇紅外成像技術，第一得考慮紅外燈的損耗和維護，第二要考慮被觀測物體是否自身含有熱量。而微光成像技術不需要考慮這么多，只需借助自然光即可達成夜視效果。同時，微光夜視儀圖像清晰、體積小、重量輕、價格低、使用和維修方便、不易被電子偵察和干擾，應用范圍廣，這些也是紅外夜視成像不可比擬的。
微光成像技術的缺點
微光成像技術的缺點在于易受周邊環境影響。如怕強光，具有暈光現象。在遇到強光的時候夜視儀無法進行觀測，觀測者會感到眩暈。
展開 引 言
隨著紅外探測技術的快速發展，在農業、醫療、軍事領域都得到廣泛的應用。在 19 世紀中葉，紅外探測技術開始應用于天文學研究，到 20 世紀開始，紅外技術快速發展，逐漸引進至軍事應用，在多次軍事行動中表現突出。目前，美國研發的設備最高分辨率可達到 0.001 ℃。
由于艦船熱尾流所處環境比較復雜，需要考慮各種影響因素，采集大量的實驗數據，但時刻變化的環境很難實現在某一特定環境背景下進行多次實驗。因此，本文研究了粗糙海面紅外傳輸特性，建立紅外輻射傳輸模型，模擬仿真粗糙海面及潛艇尾跡高度場分布，綜合考慮輻射傳輸過程中多種影響因素，最終模擬出不同海洋背景及不同探測高度的紅外輻射亮度分布。
海面尾跡成像
潛艇尾跡
潛艇在航行中會對海面造成一定影響，形成一條范圍廣并且很難消去的尾跡，艦船的尾跡主要由海表尾跡、湍流尾跡和內波 3 種組成，其中海表尾跡可以最為直觀地被觀測到。本文利用 Kelvin尾跡模型模擬海面尾跡，該模型是目前尾跡模型中相對比較成熟的模型，將尾跡簡化為分歧波和橫斷波 2 類波組成，尾跡呈 V 字形展開，屬于重力波的一種，尾跡結構如圖 1 所示。
圖 1 Kelvin 尾跡波形特征
紅外成像映射模型
在針對某海域成像時為了圖像更加真實立體，需要建立仿真坐標系，并且需要進行坐標轉換。坐標系統示意圖如圖 2 所示。
圖 2 紅外成像模擬仿真坐標系統成像原理示意圖
熱尾流紅外成像仿真計算
如圖 3 所示，本文采用建模仿真的方法，基于尾流區海平面散度和高度特征，結合三維坐標變換和投影映射方法實現熱尾流目標的成像仿真過程。
展開 OAS 光學軟件 | 紅外冷反射案例分析
01前言
在紅外光學系統中，冷反射現象是影響成像質量的關鍵因素之一。當系統內部低溫表面反射紅外輻射并干擾探測器正常接收信號時，會產生雜散光，導致圖像出現偽影、對比度下降等問題，嚴重影響紅外熱成像系統的探測精度與可靠性。
因此，有效分析和抑制紅外冷反射，對提升紅外光學系統性能至關重要。OAS 光學軟件憑借其強大的光學仿真與分析功能，為解決此類問題提供了高效的技術手段。
02案例描述
在制冷型紅外熱成像系統中，冷反射抑制面臨兩大核心難點：一是如何準確識別和量化各光學表面對冷反射的貢獻程度；二是在保證關鍵性能指標的前提下，對冷反射進行有效抑制。
針對這一難點，本文提出一種基于 OAS 光學軟件的紅外冷反射全鏈路分析方案：系統以長波紅外熱成像鏡頭為研究對象，涵蓋模型構建、光源精確配置、光線追跡、數據分析及優化設計等多個環節。
方案的核心在于利用 OAS 軟件的非序列光線追跡技術，建立從光源到探測器的全鏈路仿真模型，精準鎖定冷反射的主要貢獻面，進而對相關光學表面進行針對性優化。
03冷反射現象的形成機理
冷反射效應源于制冷型紅外系統中探測器與外殼之間的巨大溫差。在紅外熱成像系統中，制冷探測器通過前面光學表面的反射，使探測器探測到自身的像，形成邊緣亮而中心暗的黑斑現象，被稱為“冷反射”現象。
其物理機制可歸納為：制冷型探測器的探測度較非制冷型高出1至2個數量級，這使得系統對微弱信號變化極為敏感。當光學鏡片的鍍膜抗反射性能不完善時，殘留的熱輻射從每個鏡片表面返回，部分殼體熱輻射也到達探測器，從而形成可辨別的對比度差異。
探測器除了接收正常成像的景物輻射外，還通過光學鏡片表面的微弱反射，接收到本身及周圍低溫腔冷環境的影像，形成冷像。
展開 紅外雜散光案例分析
簡介
在紅外成像系統的設計中，雜散光始終是制約成像質量的核心問題。紅外波段的雜散光易源于光學元件反射、機械結構漫反射及遮光設計缺陷，直接導致成像對比度下降、信噪比降低，甚至出現偽影，影響目標識別精度。本案例基于 OAS 光學軟件，針對某緊湊型紅外成像系統開展雜散光模擬與分析，旨在定位關鍵干擾源、量化其影響，并為結構優化提供數據支撐，助力提升系統實用可靠性。
案例設置與操作
光源配置
采用 8-14μm 中波紅外平行光源，模擬遠距離目標輻射或環境紅外入射場景；光源半孔徑設為 15mm，與系統入射光瞳匹配；能量分布采用 300K 黑體輻射模型，貼合常溫環境背景，確保模擬場景的真實性。
模型構建
創建2片鍺材料紅外平凸透鏡，表面粗糙度 0.02μm。使用初始遮光罩、鋁合金鏡筒，通過布爾運算實現精準裝配。透鏡暫未鍍膜，鏡筒內壁未做遮光處理，暴露潛在雜散光風險。
探測器設置
選用紅外輻射探測器，采樣分辨率 512×512 像素；子光線代數設為 3，提升雜散光捕捉靈敏度；勾選 “雜散光路徑記錄” 與 “反向追跡” 功能，便于溯源干擾源頭。
遮陽板的三維追跡圖
總結
本案例借助 OAS 實現了紅外雜散光的精準分析：光機一體化建模確保幾何精度，反向追跡高效鎖定干擾源，可視化功能為優化提供方向。經優化，雜散光占比明顯下降，成像對比度提升。充分驗證了 OAS 在紅外系統設計中的實用性，為安防、遙感、醫療紅外設備研發提供可靠支撐。
展開 【引言】
生物成像能夠高度清晰的對各種生理和病理過程進行實時監測并使各種生物實體可視化，因此對于生命科學和醫學領域的發展是至關重要的。多年以來，生物成像在成像性能和不同功能的成像技術上都取得很大進展，利用某些生物分子和分子標志物來闡明各種疾病背后的各種復雜的分子和入胞機制，使得研究人員和臨床醫生能夠更深入地了解生命系統。同時，因為它可以進行更精確和有效的疾病診斷，從而改善患者的治療效果，所以生物成像對于臨床前研究和臨床應用也很重要。而近紅外就是目前最實用的一種。其中，“近紅外-II”波長在1000~1700 nm比可見光區（400~700 nm）以及“近紅外-I”（700~900 nm）存在著更高的空間分辨率、更深的穿透生物基質的深度、較低的光學吸收和散射和具有最小的組織自發熒光現象。目前，利用NIR-II熒光和光聲（PA）成像的無創成像技術，就體現了NIR-II光學成像的巨大吸引力。因此，NIR-II生物成像由于其在臨床前研究和臨床實用方面的巨大潛力而得到越來越多的探索。
【成果簡介】
近日，Adv. Mater. 在線刊登了新加坡國立大學的劉斌教授（通訊作者）等人總結的題為“Recent Advances of Optical Imaging in the Second Near-Infrared Window”綜述，報道了NIR-II光學成像的進展。文中從三個方面講述了NIR-II：首先強調NIR-II光譜區在生物成像中的重要性，然后討論各種NIR-II光譜區熒光成像和PA成像探針及其應用的出現和最新發展，最后給出了NIR-II光譜區生物成像的前景和所面臨的挑戰。
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在紅外光學系統中，冷反射現象是影響成像質量的關鍵因素之一。當系統內部低溫表面反射紅外輻射并干擾探測器正常接收信號時，會產生雜散光，導致圖像出現偽影、對比度下降等問題，嚴重影響紅外熱成像系統的探測精度與可靠性。
因此，有效分析和抑制紅外冷反射，對提升紅外光學系統性能至關重要。OAS 光學軟件憑借其強大的光學仿真與分析功能，為解決此類問題提供了高效的技術手段
紅外物鏡案例分析
簡介
紅外物鏡作為紅外成像系統的核心光學部件，通過大口徑前組聚光透鏡、中間像差校正鏡組及后組聚焦鏡組的協同配合，實現紅外波段光線的會聚與像差校正，可有效抑制色差、球差等光學像差，是紅外熱成像、紅外探測及安防監控等領域的關鍵器件。本項目基于 OAS 光學軟件，通過光機熱一體化建模與多維度性能優化，構建高性能紅外物鏡方案，突破傳統紅外物鏡設計中像差校正難
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簡介
在紅外光學系統中，冷反射現象是影響成像質量的關鍵因素之一。當系統內部低溫表面反射紅外輻射并干擾探測器正常接收信號時，會產生雜散光，導致圖像出現偽影、對比度下降等問題，嚴重影響紅外熱成像系統的探測精度與可靠性。因此，有效分析和抑制紅外冷反射，對提升紅外光學系統性能至關重要。OAS 光學軟件憑借其強大的光學仿真與分析功能，為解決此類問題提供了高效的技術手段
目錄
1.設計指標要求
2.初始參數計算及分析
3.設計思路
4.設計結果及性能分析
5.可行性分析
設計指標要求
表1. 設計指標要求
引 言
隨著紅外探測技術的快速發展，在農業、醫療、軍事領域都得到廣泛的應用。在 19 世紀中葉，紅外探測技術開始應用于天文學研究，到 20 世紀開始，紅外技術快速發展，逐漸引進至軍事應用，在多次軍事行動中表現突出。目前，美國研發的設備最高分辨率可達到 0.001 ℃。
由于艦船熱尾流所處環境比較復雜，需要考慮各種影響因素，采集大量的實驗數據，但時刻變化的環境很難實現在某一特定環境背景下進行多次實驗
展品范圍：
1.紅外技術與應用展區：紅外材料與器件、紅外設備及應用、太赫茲監測與成像、紅外設備及應用、紫外技術；
2.
磁共振成像(MRI)系統必須產生高分辨率的圖像，使醫生能夠準確地為病人診斷。為了獲得這種高水平的圖像質量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥籠線圈)內必須有一個已知的穩定的基礎磁場分布。這就是仿真發揮作用的地方。通過用 COMSOL Multiphysics? 軟件設計核磁共振鳥籠線圈，我們就可以控制和優化磁場，改善磁共振儀產生的掃描數據。
磁共振系統簡介
磁共振成像是一種非侵入性的技術
磁共振成像(MRI)系統必須產生高分辨率的圖像，使醫生能夠準確地為病人診斷。為了獲得這種高水平的圖像質量，在磁共振成像儀和它的組件(如鳥籠線圈)內必須有一個已知的穩定的基礎磁場分布。這就是仿真發揮作用的地方。通過用 COMSOL Multiphysics? 軟件設計核磁共振鳥籠線圈，我們就可以控制和優化磁場，改善磁共振儀產生的掃描數據。
磁共振系統簡介
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800nm附近的寬帶近紅外光（NIR）在食品檢測和夜視監測中具有廣闊的應用前景。與近紅外芯片相比，近紅外熒光粉具有成本低、合成工藝成熟、組合可調等優點。 然而，目前氧化物近紅外熒光粉存在半高寬窄、熱穩定性差、光電效率低等缺點。來自中國地質大學（北京）和北京大學等單位的研究人員采用水熱法合成了立方結構的K3ScF6:Cr3+熒光粉。這些磷光體可被藍光（430nm）和紅光（630nm）有效激發，產生從
