基于双DMD的红外场景投影仪光学系统设计

郑雅卫,胡 煜,郭云强,高教波,王 军,李俊娜,吴江辉,刘 方,陈 青

(1.西安应用光学研究所,陕西 西安 710065；2.西安北方光电技术有限公司,陕西 西安 710043)

1 引 言

随着红外成像传感器的发展,红外导引头、红外搜索与跟踪系统、红外告警系统等红外光电系统性能进一步提高,这对半实物仿真试验系统提出了更高的要求。对于以数字微反射镜器件(DMD)作为红外场景生成器件的红外场景投影仪而言,红外成像传感器积分时间的缩短要求DMD在较短的积分时间内产生高灰度等级的红外场景,以提高半实物仿真测试的逼真度,由于DMD器件内部微反射镜本身的偏转时间有上限,因此单个DMD无法在很短的积分时间内,通过脉冲宽度调制(PWM)生成高灰度等级的动态红外场景,为解决这个问题,可采用双DMD通过同步调制的模式来有效地提高红外场景投影仪输出红外场景的帧速和灰度等级。

本文重点讨论了基于双DMD的红外场景投影仪光学系统的设计,其中包括能够实现两个DMD调制叠加的照明系统和能够提供无穷远动态红外场景的特大相对孔径、长出瞳距的准直投影光学系统。

2 光学系统方案

2.1 双DMD工作方式

红外场景投影仪采用DMD作为红外场景生成器件。DMD驱动器接收图形计算机输出的数字图像信号,将图形计算机输出的数字图像信号转换为红外辐射图像。由于被测红外光电系统只能在探测器积分时间内探测到目标和背景信号,DMD调制时间与被测系统积分时间的相对关系决定了被测系统能否完全接收DMD调制产生的辐射信号。……