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)是一種用來評價紅外導(dǎo)引頭探測制導(dǎo)性能的經(jīng)濟、高效的解決方案，它使用景象生成器件生成紅外動態(tài)圖像，通過模擬系統(tǒng)的投影結(jié)構(gòu)真實地模擬導(dǎo)引頭對紅外目標(biāo)/背景的探測過程。數(shù)字微鏡（DMD)芯片由于具有高分辨率、高幀頻、高灰度等級、均勻性好等優(yōu)點，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。本文對基于DMD的紅外目標(biāo)模擬系統(tǒng)進行研究，完成了4.3~4.8pm波段光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計工作。
　　首先，本文對國內(nèi)外目標(biāo)模擬系統(tǒng)的研

2、制現(xiàn)狀進行調(diào)研，對不同的景象生成器件的特點以及優(yōu)勢進行分析，選用DMD作為目標(biāo)生成器件并對DMD的結(jié)構(gòu)和工作原理等進行分析，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。通過對關(guān)鍵元件和技術(shù)的分析，論證光學(xué)系統(tǒng)整體設(shè)計方案和設(shè)計指標(biāo)。
　　其次，對光學(xué)系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進行分析和計算。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，通過反向光線追跡計算TIR分光棱鏡的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并選擇硫化鋅材料進行TIR分光棱鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計

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?；谝延械耐队跋到y(tǒng)初始結(jié)構(gòu)對投影系統(tǒng)進行反向設(shè)計，通過對初始結(jié)構(gòu)的改進，實現(xiàn)投影系統(tǒng)的遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)設(shè)計；通過Zemax軟件的輔助優(yōu)化設(shè)計得到系統(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，對本文設(shè)計的光學(xué)系統(tǒng)進行分析和評價。使用Zemax軟件對照明光路中出射的“開”態(tài)和“關(guān)”態(tài)光路進行仿真分析，驗證TIR

4、分光棱鏡的設(shè)計結(jié)果;通過TracePro軟件對DMD表面的照明均勻度進行分析和計算，對照明系統(tǒng)進行評價。從傳函、點列圖和畸變等指標(biāo)對投影系統(tǒng)的成像質(zhì)量進行評價；用蒙特卡洛方法對投影系統(tǒng)進行公差分析，通過模擬的實際傳函對系統(tǒng)穩(wěn)健性進行評價。
　　最后對目標(biāo)模擬器整體光學(xué)系統(tǒng)進行建模分析。包括光學(xué)系統(tǒng)整體輻射透過率的計算和黑體工作溫度的計算；利用TracePro軟件對整體光學(xué)系統(tǒng)建模進行雜散福射分析、鬼像分析和自發(fā)福射分析。分析過程中