留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验

张建忠 郭帮辉 谭向全 孙强

张建忠, 郭帮辉, 谭向全, 孙强. 高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2894-2900.
引用本文: 张建忠, 郭帮辉, 谭向全, 孙强. 高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2894-2900.
Zhang Jianzhong, Guo Banghui, Tan Xiangquan, Sun Qiang. Design and testing of high contrast ratio MW/LW infrared dual-bands scene simulation system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(11): 2894-2900.
Citation: Zhang Jianzhong, Guo Banghui, Tan Xiangquan, Sun Qiang. Design and testing of high contrast ratio MW/LW infrared dual-bands scene simulation system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(11): 2894-2900.

高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验

基金项目: 

国家自然科学基金(60977001);吉林省与中国科学院合作长吉图开发开放先导区科技创新合作专项资金(2011CJT0004);吉林省科技厅项目(20106015,20100310)

详细信息
    作者简介:

    张建忠(1986-),男,博士生,主要从事红外系统仿真等方面的研究。Email:zhang_ciomp@126.com;孙强(1971-),男,研究员,博士生导师,主要从事现代红外光学仪器、二元光学、红外系统仿真等方面的研究。Email:sunq@ciomp.an.cn

    张建忠(1986-),男,博士生,主要从事红外系统仿真等方面的研究。Email:zhang_ciomp@126.com;孙强(1971-),男,研究员,博士生导师,主要从事现代红外光学仪器、二元光学、红外系统仿真等方面的研究。Email:sunq@ciomp.an.cn

  • 中图分类号: O435.1

Design and testing of high contrast ratio MW/LW infrared dual-bands scene simulation system

  • 摘要: 为了实现中/长波红外双波段制导系统的性能测试与评估,设计了一套基于数字微镜器件的红外双波段视景仿真光学系统,系统包括投影镜头和照明系统。利用非球面技术和大出瞳距、无穷远投影系统的像差特性,采用常规的红外材料,通过光焦度的合理分配与非球面像差校正的优势相结合,解决了双波段、大出瞳距离带来的彗差、像散、畸变和色差的平衡问题。采用阿贝式直接照明的方案,解决了斜入射情况下均匀照明的问题,有效地控制了杂光的影响,提高了光能利用率。设计结果显示:最终仿真系统全视场角为2,出瞳距离为250 mm,出瞳直径为70 mm,系统畸变小于0.2%,系统双波段的调制传递函数曲线均接近衍射极限;照明均匀性高于95%。系统实验测试表明:在黑体温度为300 ℃时,模拟温度最低为31.6 ℃,最高为250 ℃,温差为215.4 ℃,系统的对比度达到0.98,像面均匀性高于98.1%。仿真系统具有高对比度,宽温差和图像逼真的特点。
  • [1]
    [2] Toole B E O. Real-time infrared scene simulator(RISS)[C]//SPIE, 1996, 2741: 209-218.
    [3] Folks W R, Alonso J M, Monacelli B, et al. Characterization of digital-micromirror device-based infrared scene projector[J]. Optical Engineering, 2005, 44(8), 086402: 1-7.
    [4]
    [5] D Brett Beasley, Matt Bender, Jay Crosby, et al. Dynamic infrared scene projectors based upon the DMD[C]//SPIE, 2009, 7210(01): 1-12.
    [6]
    [7]
    [8] Beasley D B, Bender M, Crosby J, et al. Dynamic infrared scene projectors based upon the digital micromirror device[C]//SPIE, 2001, 4366: 96-102.
    [9] Saylor D A, Beasley D B, Braselton B, et al. Overview of dynamic scene projectors at the US: army aviation and missile command[C]//SPIE, 2002, 4717: 136-147.
    [10]
    [11] Julia Rentz Dupuis, David J Mansur, Robert Vaillancourt, et al. Two-band DMD-based infrared scene simulator[C]//SPIE, 2010, 7663(02): 1-10.
    [12]
    [13]
    [14] Chang Hong. Research on DMD-based dual band infrared imaging guidance simulation system[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2006: 1-51. (in Chinese)
    [15] Yao Yuan. Optical design of target simulator for infrared imaging guided system[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2011: 1-68.
    [16]
    [17] Jia Xin, Liao Zhijie, Xing Tingwen, et al. Optical system design of dynamic infrared scene projector based on digital-micromirror-device[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37(4): 692-696. (in Chinese)
    [18]
    [19] Zhong Dudu, Yu Weiwei, Zhang Kai, et al. Design and test of DMD dynamic IR scene simulator[J]. Journal of System Simulation, 2008, 20(19): 5214-5218. (in Chinese)
    [20]
    [21]
    [22] Wang Zhijiang. Handbook of Practical Optical Techniques[M]. Beijing: China Machine Press, 2007: 389-406. (in Chinese)
    [23] Zhang Wei, Gong Yan. Design of diffractive optical elements for off-axis illumination in projection lithography[J]. Optics and Precision Engineering, 2008, 16(11): 2081-2086. (in Chinese)
  • [1] 高有道, 李福东, 沈正祥, 丁琳, 胡斌, 徐绍伟.  低温红外镜头设计仿真方法及试验验证 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200397-1-20200397-6. doi: 10.3788/IRLA20200397
    [2] 毛延凯, 赵振宇, 张国华, 时光煜.  红外双波段/双视场导引头的光学设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190490-1-20190490-5. doi: 10.3788/IRLA20190490
    [3] 杨洪涛, 杨晓帆, 梅超, 陈卫宁.  折衍混合红外双波段变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2020, 49(10): 20200036-1-20200036-8. doi: 10.3788/IRLA20200036
    [4] 徐君, 谢正茂.  数字微镜Hadamard变换光谱仪光谱反演矩阵标定及实验 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 717005-0717005(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0717005
    [5] 王莹, 刘华, 李金环, 陆子凤, 许家林, 陈斌.  基于DMD的近红外光谱仪的研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 620002-0620002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0620002
    [6] 李铭, 袁索超, 李红光, 达争尚.  数字微镜器件的远场焦斑测量方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1217001-1217001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1217001
    [7] 韩庆, 王健, 熊峥, 张建忠, 马俊林, 刘英, 孙强.  用于长波红外目标模拟器的DMD衍射特性分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 504006-0504006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0504006
    [8] 马菁汀, 刘尊龙, 王民航, 冯飞, 许江盟, 张卫杰.  数字微镜器件调制多波长关联成像系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 924001-0924001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0924001
    [9] 王治乐, 周程灏, 林菲, 钱育龙.  像素融合方法的红外双波段目标模拟器设计 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1104003-1104003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1104003
    [10] 王文博, 王英瑞.  红外双波段点目标双色比分析与处理 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2347-2350.
    [11] 江伦, 胡源, 董科研, 安岩, 王超, 佟首峰.  红外双波段光学系统被动式消热差设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(11): 3353-3357.
    [12] 刘子寒, 季轶群, 石荣宝, 陈宇恒, 沈为民.  机载红外推扫成像光谱仪光学设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 2941-2946.
    [13] 赵延, 邓键, 于德志, 马燕.  光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1545-1548.
    [14] 付跃刚, 黄蕴涵, 刘智颖.  双波段消热差红外鱼眼光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3329-3333.
    [15] 崔凯, 刘朝晖, 李治国, 梁冬生, 袁辉.  坐标变换在空间望远镜视景仿真中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 557-561.
    [16] 李刚, 樊学武, 邹刚毅, 王红娟.  基于像方摆扫的空间红外双波段光学系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 861-866.
    [17] 赵坤, 李升辉.  双孔径红外变焦光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2889-2893.
    [18] 武汉, 朱向冰, 朱骞, 陈春, 王程.  数字微镜元件式自适应前照灯光学设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 955-959.
    [19] 李培茂, 王霞, 金伟其, 李家琨, 顿雄.  双波段红外光学系统设计与像质评价 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2882-2888.
    [20] 张建忠, 杨乐, 郭帮辉, 谭向全, 王健, 孙强.  基于谐衍射的红外中波/长波双波段视景仿真光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1758-1764.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  244
  • HTML全文浏览量:  11
  • PDF下载量:  168
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-20
  • 修回日期:  2013-04-23
  • 刊出日期:  2013-11-25

高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验

    作者简介:

    张建忠(1986-),男,博士生,主要从事红外系统仿真等方面的研究。Email:zhang_ciomp@126.com;孙强(1971-),男,研究员,博士生导师,主要从事现代红外光学仪器、二元光学、红外系统仿真等方面的研究。Email:sunq@ciomp.an.cn

    张建忠(1986-),男,博士生,主要从事红外系统仿真等方面的研究。Email:zhang_ciomp@126.com;孙强(1971-),男,研究员,博士生导师,主要从事现代红外光学仪器、二元光学、红外系统仿真等方面的研究。Email:sunq@ciomp.an.cn

基金项目:

国家自然科学基金(60977001);吉林省与中国科学院合作长吉图开发开放先导区科技创新合作专项资金(2011CJT0004);吉林省科技厅项目(20106015,20100310)

  • 中图分类号: O435.1

摘要: 为了实现中/长波红外双波段制导系统的性能测试与评估,设计了一套基于数字微镜器件的红外双波段视景仿真光学系统,系统包括投影镜头和照明系统。利用非球面技术和大出瞳距、无穷远投影系统的像差特性,采用常规的红外材料,通过光焦度的合理分配与非球面像差校正的优势相结合,解决了双波段、大出瞳距离带来的彗差、像散、畸变和色差的平衡问题。采用阿贝式直接照明的方案,解决了斜入射情况下均匀照明的问题,有效地控制了杂光的影响,提高了光能利用率。设计结果显示:最终仿真系统全视场角为2,出瞳距离为250 mm,出瞳直径为70 mm,系统畸变小于0.2%,系统双波段的调制传递函数曲线均接近衍射极限;照明均匀性高于95%。系统实验测试表明:在黑体温度为300 ℃时,模拟温度最低为31.6 ℃,最高为250 ℃,温差为215.4 ℃,系统的对比度达到0.98,像面均匀性高于98.1%。仿真系统具有高对比度,宽温差和图像逼真的特点。

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回