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)光譜向導SpectrumWizard計算的下圖所示的曲線設置輻射。 注意峰值約為10微米。 （鍵入MSW以打開向導。）
夜視系統(tǒng)通過將紅外光轉換為探測器能夠感知的輻射。 常見的材料是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）。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：很難看清您正在觀察的內容。
這就是所謂的“冷反射”效應，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)這種效果是因為在視場的中心，探測器可以看到自身的鬼像，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視場的其他部分，其中鬼像被其他鏡片孔徑漸暈，掃描 離開視場，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。
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。 由此我們可以計算出探測器上反向反射彌散斑的近似大�。篩1 =2φAON /α，其中α是探測器會聚光束的半角，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的值永遠不會低于由掃描儀靈敏度和用戶接受度決定的給定值。一個較大的值意味著鬼像更不聚焦，因此強度更小。
根據(jù)上表，較差的冷反射來自表面8，其中值為0.0591。 我們可以使用GHPLOT程序來視覺化。 在CW中鍵入MGH，或導航到MLI中的該對話框。 輸入顯示的數(shù)據(jù)，然后單擊GHPLOT按鈕。
選擇右側顯示的區(qū)域，然后在選擇矩形內單擊以放大該部分。
光從左邊進入，直到它到達表面13，即右邊的平面，我們在對話框中聲明了NAR表面。 （它指定反射系數(shù)為1.0。）我們還有一個鬼像，從表面13回到表面8，再從那里到最后一個表面。 那里的信號通量是準直的，我們假設任何返回那里并再次被準直的光將在探測器上顯示出清晰的聚焦。 在從表面13反射之后，光線以藍色顯示，并且在表面8處的第二次反射之后，它們以綠色繪制。 逆向反射光束有點離焦，因為你可以通過光線角度的變化直觀地看到 - 但不是很多。 離焦是否足夠好？
要回答這個問題，我們需要知道艾里衍射斑的角度大小。 在軸上要求進行PSPRD分析。 轉到對話框MDI并單擊PSPRD按鈕。
請注意艾里斑半徑的值：0.00124。 這是一個角度值，因為鏡頭被宣布為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并導致非常令人反感的冷反射效應。
那么返回光束角的當前值是多少？ 返回MGH對話框，這次運行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>
程序為您創(chuàng)建并運行RGHOST命令，當您返回到曲面14時，您會看到光線的切線（HH）等于-0.0374。 除以艾里斑半徑0.00124，你會發(fā)現(xiàn)表面8的冷反射彌散斑比艾里斑大30.2倍。 根據(jù)我們的經驗，這種差異是不夠的，這個鏡頭將在顯示器上顯示中度嚴重的冷反射。 必須改正。
同樣，根據(jù)經驗，我們已經了解到，如果鏡頭以英寸為單位，YNI的最小值應為約0.009，對于以毫米為單位的鏡頭，YNI的最小值應為0.229。 （即使鏡頭是AFOCAL并且光線輸出是以角度為單位 - 它與鏡頭單元無關，YNI的數(shù)量也有長度單位，因此與這些單位成比例。）所以讓我們糾正這個鏡頭，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。 事實上，表面8上的冷反射效應變得比我們的目標更大。 為什么？ 這個鏡頭來自專利文獻，我們懷疑原設計師完全忽略了冷反射效應。 當我們重新優(yōu)化它時，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并重新優(yōu)化，然后在表面10處執(zhí)行相同的操作，結果很好。 現(xiàn)在所有表面都接近或超過極限。
冷反射效應通常不難控制，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非常糟糕的結果。
