氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，屬于紅外光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。所述氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)由黑體目標(biāo)源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、分光鏡、可變形鏡、擴(kuò)束系統(tǒng)構(gòu)成，黑體目標(biāo)源發(fā)出的紅外光波經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直后入射到分光鏡上，由分光鏡反射后進(jìn)入可變形鏡，經(jīng)可變形鏡反射后光波再次經(jīng)過分光鏡，經(jīng)分光鏡透射后進(jìn)入擴(kuò)束系統(tǒng)，經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束后充滿被測(cè)系統(tǒng)入瞳。應(yīng)用本系統(tǒng)可以仿真出氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的影響，為以后氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的消除做好準(zhǔn)備。
【專利說明】氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紅外光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種模擬氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于空中高速飛行的飛行器，由于大氣的存在，使飛行器側(cè)窗接收到的目標(biāo)像發(fā)生偏移，影響了高速飛行器對(duì)目標(biāo)的探測(cè)、跟蹤與識(shí)別能力，這種大氣的影響，即為氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)。
[0003]與一般紅外成像探測(cè)探測(cè)系統(tǒng)不同的是，高速飛行的紅外探測(cè)系統(tǒng)面臨著嚴(yán)重的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的干擾，分析和研究氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)并采用合適的校正方法是當(dāng)前高速飛行的紅外成像探測(cè)系統(tǒng)需要研究的關(guān)鍵技術(shù)之一。只有準(zhǔn)確的仿真出氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的影響，才能為以后紅外成像探測(cè)系統(tǒng)的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的校正提供充足的理論依據(jù)。
[0004]要準(zhǔn)確的模擬出氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的影響，單單靠理論計(jì)算和計(jì)算機(jī)仿真方法很難進(jìn)行，因此必須用實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，應(yīng)用本系統(tǒng)可以仿真出氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的影響，為以后氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的消除做好準(zhǔn)備。
[0006]本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，由黑體目標(biāo)源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、分光鏡、可變形鏡、擴(kuò)束系統(tǒng)構(gòu)成，黑體目標(biāo)源發(fā)出的紅外光波經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直后入射到分光鏡上，由分光鏡反射后進(jìn)入可變形鏡，經(jīng)可變形鏡反射后光波再次經(jīng)過分光鏡，經(jīng)分光鏡透射后進(jìn)入擴(kuò)束系統(tǒng)，經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束后充滿被測(cè)系統(tǒng)入瞳。
[0007]上述系統(tǒng)中，黑體目標(biāo)源用于產(chǎn)生不同溫度下的紅外輻射目標(biāo)，并放在準(zhǔn)直系統(tǒng)的物方焦點(diǎn)上。
[0008]上述系統(tǒng)中，準(zhǔn)直系統(tǒng)用于將紅外目標(biāo)準(zhǔn)直為無窮遠(yuǎn)目標(biāo)，即將黑體目標(biāo)源發(fā)出的紅外光波變換成平面光波，便于后續(xù)波面的變形做出分析。
[0009]上述系統(tǒng)中，使用分光鏡進(jìn)行分光，可以使光經(jīng)過可變形鏡反射后的通光口徑?jīng)]有損失，所述分光鏡與光軸方向成45°放置。
[0010]上述系統(tǒng)中，可變形鏡位于準(zhǔn)直系統(tǒng)的出瞳位置，垂直于光軸放置，入射到可變形鏡的平面光波，由于可變形鏡的表面變形，在平面光波上附加了波前畸變，因此經(jīng)過可變形鏡反射后的光波波前產(chǎn)生了失真，這種影響可以很好的模擬氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。
[0011]上述系統(tǒng)中，由于可變形鏡口徑一般在幾十毫米左右，產(chǎn)生的失真波前要經(jīng)過擴(kuò)束、準(zhǔn)直后才能充滿被測(cè)系統(tǒng)的入瞳，被測(cè)系統(tǒng)接收的波前失真的紅外目標(biāo)圖像像質(zhì)將發(fā)生退化，通過評(píng)價(jià)圖像退化(如模糊、偏移和抖動(dòng)等)程度，完成對(duì)氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的模擬?？勺冃午R產(chǎn)生的畸變波前不能充滿被測(cè)系統(tǒng)入瞳，需對(duì)可變形鏡反射的基本波前進(jìn)行擴(kuò)束。
[0012]上述系統(tǒng)中，擴(kuò)束系統(tǒng)為一倒置的望遠(yuǎn)系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)光瞳銜接，被測(cè)系統(tǒng)入瞳位于望遠(yuǎn)系統(tǒng)入瞳處，可變形鏡位于望遠(yuǎn)系統(tǒng)出瞳處。
[0013]上述系統(tǒng)中，被可變形鏡反射后的產(chǎn)生了波前變形的光波透過分光鏡進(jìn)入擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束，充滿被測(cè)系統(tǒng)入瞳。
[0014]紅外成像是基于目標(biāo)與背景的輻射度不同。大氣對(duì)紅外輻射的吸收，主要有三個(gè)重要的大氣窗口，分別是l_3Mm的短波紅外，3-5Mm的中波紅外和8_12Mm的長(zhǎng)波紅外。高溫黑體在中波紅外3-5Mm的輻射值較大，常溫黑體在長(zhǎng)波紅外8-12Mm的輻射值較大，所以本系統(tǒng)采用3-5Mm和8-12Mm的雙波段入射光源進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0015]本發(fā)明提供的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)是為仿真驗(yàn)證被測(cè)系統(tǒng)側(cè)窗氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)而研制的，其核心器件為可變形鏡，用于模擬氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生的入射光波波前畸變，進(jìn)而獲得不同氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)下目標(biāo)像的偏移特性、抖動(dòng)特性和模糊狀態(tài)。
[0016]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、能夠產(chǎn)生附加失真波前的中波和長(zhǎng)波紅外目標(biāo)；
2、能夠產(chǎn)生不同大小、不同形狀的中波和長(zhǎng)波紅外目標(biāo)；
3、能夠產(chǎn)生高頻的中波和長(zhǎng)波紅外目標(biāo)；
4、失真目標(biāo)口徑及視場(chǎng)覆蓋被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明提供的用于模擬氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)系統(tǒng)由黑體目標(biāo)源1、準(zhǔn)直系統(tǒng)
2、分光鏡3、可變形鏡4和擴(kuò)束系統(tǒng)5構(gòu)成。黑體目標(biāo)源I放在準(zhǔn)直系統(tǒng)2的焦點(diǎn)上，由黑體目標(biāo)源I發(fā)出的球面紅外光波經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)2準(zhǔn)直為平面光波，然后入射到與光軸方向成45°放置的分光鏡3上，由分光鏡3反射后到達(dá)可變形鏡4表面，可變形鏡4位于準(zhǔn)直系統(tǒng)2的出瞳上，同時(shí)也是倒置望遠(yuǎn)系統(tǒng)的出瞳上，目的是為了光瞳銜接。由于可變形鏡3的鏡面變形，使從可變形鏡3反射出來的出射光波產(chǎn)生了波前變形，模擬出了氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)對(duì)入射到光學(xué)系統(tǒng)的光產(chǎn)生的影響。由于可變形鏡3的口徑一般比較小，所以要經(jīng)過擴(kuò)束系統(tǒng)4擴(kuò)束。光波再次經(jīng)過分光鏡3，透射出去進(jìn)入擴(kuò)束系統(tǒng)4擴(kuò)束后，最終充滿被測(cè)系統(tǒng)6的入瞳。
【權(quán)利要求】
1.一種氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，其特征在于所述模擬系統(tǒng)由黑體目標(biāo)源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、分光鏡、可變形鏡、擴(kuò)束系統(tǒng)構(gòu)成，黑體目標(biāo)源發(fā)出的紅外光波經(jīng)過準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直后入射到分光鏡上，由分光鏡反射后進(jìn)入可變形鏡，經(jīng)可變形鏡反射后光波再次經(jīng)過分光鏡，經(jīng)分光鏡透射后進(jìn)入擴(kuò)束系統(tǒng)，經(jīng)擴(kuò)束系統(tǒng)擴(kuò)束后充滿被測(cè)系統(tǒng)入瞳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，其特征在于所述黑體目標(biāo)源放在準(zhǔn)直系統(tǒng)的物方焦點(diǎn)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，其特征在于所述分光鏡與光軸方向成45。放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，其特征在于所述可變形鏡位于準(zhǔn)直系統(tǒng)的出瞳位置并垂直于光軸放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，其特征在于所述擴(kuò)束系統(tǒng)為一倒置的望遠(yuǎn)系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng),其特征在于所述被測(cè)系統(tǒng)入瞳位于望遠(yuǎn)系統(tǒng)入瞳處，可變形鏡位于望遠(yuǎn)系統(tǒng)出瞳處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)模擬系統(tǒng)，其特征在于所述黑體目標(biāo)源發(fā)出的紅外光波為3-5Mm和8-12Mm的雙波段入射光源。
【文檔編號(hào)】G01M9/06GK104180909SQ201410456031
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】王麗, 羅軍, 黨凡陽, 萬子南, 張旺, 范志剛, 陳婷, 秦蘭奇, 劉振奇 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)