基于DMD的紅外目標(biāo)模擬光學(xué)系統(tǒng)研究.pdf

1、紅外目標(biāo)模擬系統(tǒng)是一種用來(lái)評(píng)價(jià)紅外導(dǎo)引頭探測(cè)制導(dǎo)性能的經(jīng)濟(jì)、高效的解決方案，它使用景象生成器件生成紅外動(dòng)態(tài)圖像，通過(guò)模擬系統(tǒng)的投影結(jié)構(gòu)真實(shí)地模擬導(dǎo)引頭對(duì)紅外目標(biāo)/背景的探測(cè)過(guò)程。數(shù)字微鏡（DMD)芯片由于具有高分辨率、高幀頻、高灰度等級(jí)、均勻性好等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為目標(biāo)模擬系統(tǒng)最常用的景象生成器件之一。本文對(duì)基于DMD的紅外目標(biāo)模擬系統(tǒng)進(jìn)行研究，完成了4.3~4.8pm波段光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。
　　首先，本文對(duì)國(guó)內(nèi)外目標(biāo)模擬系統(tǒng)的研

2、制現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研，對(duì)不同的景象生成器件的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，選用DMD作為目標(biāo)生成器件并對(duì)DMD的結(jié)構(gòu)和工作原理等進(jìn)行分析，確定目標(biāo)模擬器的整體系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及各組結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵元件和技術(shù)的分析，論證光學(xué)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)指標(biāo)。
　　其次，對(duì)光學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和計(jì)算。詳細(xì)闡述內(nèi)全反射（TIR)分光棱鏡在分系統(tǒng)耦合中的作用，通過(guò)反向光線追跡計(jì)算TIR分光棱鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并選擇硫化鋅材料進(jìn)行TIR分光棱鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3、。分析確定照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)的外部參數(shù)，采用臨界式照明結(jié)構(gòu)，利用Zemax軟件輔助優(yōu)化完成包含TIR棱鏡的照明系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)?；谝延械耐队跋到y(tǒng)初始結(jié)構(gòu)對(duì)投影系統(tǒng)進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)初始結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)投影系統(tǒng)的遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；通過(guò)Zemax軟件的輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)得到系統(tǒng)指標(biāo)和成像質(zhì)量均滿足要求的投影光學(xué)系統(tǒng)。
　　再次，對(duì)本文設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。使用Zemax軟件對(duì)照明光路中出射的“開(kāi)”態(tài)和“關(guān)”態(tài)光路進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證TIR

4、分光棱鏡的設(shè)計(jì)結(jié)果;通過(guò)TracePro軟件對(duì)DMD表面的照明均勻度進(jìn)行分析和計(jì)算，對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。從傳函、點(diǎn)列圖和畸變等指標(biāo)對(duì)投影系統(tǒng)的成像質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)；用蒙特卡洛方法對(duì)投影系統(tǒng)進(jìn)行公差分析，通過(guò)模擬的實(shí)際傳函對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)健性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　最后對(duì)目標(biāo)模擬器整體光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行建模分析。包括光學(xué)系統(tǒng)整體輻射透過(guò)率的計(jì)算和黑體工作溫度的計(jì)算；利用TracePro軟件對(duì)整體光學(xué)系統(tǒng)建模進(jìn)行雜散福射分析、鬼像分析和自發(fā)福射分析。分析過(guò)程中