基于DMD的红外场景仿真系统光学引擎设计

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1、万方数据第33卷第4期红外与毫米波学报V01．33，No·42014年8月J．IIl胁redMillim．WavesAugust，2014：：=：==：==================================================文章编号：1001—9014(2014)04—0375—05DOI：10．3724／SP·J·1010·2014·00375基于DMD的红外场景仿真系统光学引擎设计蹇毅，潘兆鑫，于洋(中国科学院上海技术物理研究所，上海200083)摘要：针对DMD(DigitalMicromirrorDevice)器件是针对可见光波段设计，直接用于

2、红外波段会遇到问题，提出了一种远心投影光学引擎架构，包括投影光学系统和照明光学系统．该光学引擎采用柯勒远心照明架构，并引入一片场镜来分离投影和照明光束．这种光学引擎结构紧凑、照明均匀、光能利用率高．关键词：红外仿真；数字微镜阵列(DMD)；光学设计中图分类号：TN216文献标识码：ADesignofopticalengineforinfraredscenesimulationsystembasedonDMDJIANYi。PANZhao·Xin，YUYang(ShanghaiInstituteofTechnicalPhysics，ChineseAcademySciencesofCh

3、ina，Shanghai200083，China)Abstract：DMD(DigitalMicromirrorDevice)isoriginallydesignedforvisiblelightspectmm，SOitbnngslotsofprob-lemswhenDMDisoperatedunderinfraredoptics．Tosolvetheseproblems，weprovideatelecentricprojectionopticalenginearchitecture，includingprojectionopticalsystemandilluminationo

4、pticalsystem．ThisopticalengineemploysKohlertelecentricilluminationstructure，andafieldlensisintroducedtOseparatetheilluminationbeamsandprojectionbeams．Thisopticalenginehasgoodperformancewithcompactstructure，uniformlightingandhighenergyufilizationef-ficiency．Keywords：infraredsceuesimulation，dig

5、italmicromirrordevice(DMD)，opticaldesignPACS：42．79．Ag，42．15．Eq引言1DMD红外场景生成原理红外成像制导技术已成为光学精确制导发展的主流技术之一【lJ．红外制导系统的研发需要大量的测试工作，外场测试是对红外系统实用性最真实可靠的测试，然而外场实验条件往往不可控．研发过程中，需要控制某些条件变量，来测试系统对另一单一条件变量的反应，这一点外场测试很难做到．而且外场测试成本高，测试效率不高．实验室仿真是一般外场测试实验的有效替代方法．实验室仿真可以提供可控的测试条件，实验结果可重复、成本低、效率高．半实物红外场景生成技术是一

6、种实验室仿真技术，在实验室模拟目标和背景的红外辐射特性，为被测试的红外成像系统提供红外目标和背景的图像源[2圳．半实物红外场景仿真系统是一个闭环仿真系统．该闭环系统工作流程为：(1)仿真计算机根据各类算法产生红外场景图像的数据，并将这些数据发送至红外场景生成器；(2)红外场景生成器接受仿真计算机生成的仿真图像数据，并将这些图像数据生成为物理上的光学场景图像；这些光学场景图像投射系统与待测系统光学成像系统准直，使图像成像到待测系统中；(3)待测系统接受到仿真系统产生的光学图像，并做出对应的系统参数调整(例如制导系统的飞行姿态)；调整后的参数反馈到仿真计算机，仿真计算机根据这些参数重

7、新生成仿真图像数据；收稿日期：2013—03—17，修回日期：2014—05—31Receiveddate：2013．03．17。mviseddate：2014．05．31基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)(2011AA7031002G)；国家十二五国防预研项目(41101050501)Foundationitems：TheNationalHi【shTechnologyResearchandDevelopmentPr唧(2011AA7031002G)，TheNatio