摘要：基于DMD（數(shù)字微鏡陣列）的紅外目標(biāo)模擬器是利用DMD反射調(diào)制入射的紅外輻射，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬真實(shí)目標(biāo)和背景的紅外成像，對(duì)紅外探測(cè)和傳感設(shè)備進(jìn)行性能測(cè)試和評(píng)估。介紹了基于DMD的紅外目標(biāo)模擬器的整體結(jié)構(gòu)，闡述了DMD的工作原理，分析了分光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。為了解決照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)結(jié)構(gòu)容易發(fā)生重疊的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了分光棱鏡將DMD的照明光束和由DMD反射的投影光束分離開(kāi)，并用ZEMAX對(duì)分光棱鏡進(jìn)行了優(yōu)化和模擬，設(shè)計(jì)結(jié)果符合使用要求。

關(guān)鍵詞：數(shù)字微鏡陣列；紅外目標(biāo)模擬器；分光棱鏡；光學(xué)設(shè)計(jì)

1.引言

紅外目標(biāo)模擬器能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)及背景、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的圖像模擬，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)提供精確可控、可重復(fù)的試驗(yàn)條件，對(duì)紅外探測(cè)和傳感設(shè)備進(jìn)行性能測(cè)試和評(píng)估。紅外目標(biāo)模擬器的關(guān)鍵技術(shù)是紅外圖像生成技術(shù)，它的技術(shù)特點(diǎn)決定了整個(gè)紅外目標(biāo)模擬器的性能和逼真度。目前紅外圖像生成方法可分為三類(lèi)，即可見(jiàn)光圖像直接轉(zhuǎn)換法、直接紅外輻射法和紅外輻射調(diào)制法。其中屬于紅外輻射調(diào)制法的數(shù)字微鏡器件，因?yàn)榫哂懈呖臻g分辨率、高灰度等級(jí)、高幀頻、高空間均勻性等特點(diǎn)，成為目前最受歡迎的紅外圖像生成方法。基于DMD的紅外目標(biāo)模擬器，在光路設(shè)計(jì)時(shí)，需要采用分光系統(tǒng)將照明光束和投影光束區(qū)分開(kāi)來(lái)，本文介紹了基于DMD的紅外目標(biāo)模擬器的工作原理，并為之設(shè)計(jì)了一種分光棱鏡。

2.基于DMD的紅外目標(biāo)模擬器的整體結(jié)構(gòu)

2.1目標(biāo)模擬器整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，基于DMD的紅外目標(biāo)模擬器一般由紅外光源，照明系統(tǒng)，分光系統(tǒng)，DMD和投影系統(tǒng)組成。TI公司生產(chǎn)的DMD是紅外目標(biāo)模擬器的核心器件，由計(jì)算機(jī)圖像生成器產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)DLP視頻處理電路和DMD驅(qū)動(dòng)電路控制DMD的開(kāi)、關(guān)狀態(tài)。黑體輻射發(fā)出的紅外輻射，經(jīng)過(guò)聚光照明系統(tǒng)，均勻照射DMD器件，DMD反射調(diào)制入射輻射產(chǎn)生紅外熱圖像，生成的紅外熱圖像通過(guò)投影系統(tǒng)投射到被測(cè)試系統(tǒng)的入瞳處，該圖像同真實(shí)目標(biāo)和背景在探測(cè)器上產(chǎn)生的圖像輻射能量的空間分布一致，像斑大小一樣。這樣，紅外目標(biāo)模擬器就能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬真實(shí)的目標(biāo)和背景，在紅外傳感和探測(cè)設(shè)備的研制階段，提供精確可控，可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)條件，對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試和評(píng)估。

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