【摘 要】
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红外景象模拟器能够在实验室内投射动态红外图像,实现对红外导引头性能的测试,具有高效、便捷、经济、重复性好等优势。本文分析对比了几种红外景象生成器件的成像原理和优缺点,为了投射分辨率高、帧频高、灰度等级高的红外动态图像,展开了基于数字微镜器件（Digital Micromirror Device,DMD）的红外景象模拟器的研究。本文主要工作内容为编写了红外景象模拟器光学系统设计与仿真程序,通过程序完
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红外景象模拟器能够在实验室内投射动态红外图像,实现对红外导引头性能的测试,具有高效、便捷、经济、重复性好等优势。本文分析对比了几种红外景象生成器件的成像原理和优缺点,为了投射分辨率高、帧频高、灰度等级高的红外动态图像,展开了基于数字微镜器件（Digital Micromirror Device,DMD）的红外景象模拟器的研究。本文主要工作内容为编写了红外景象模拟器光学系统设计与仿真程序,通过程序完成基于DMD的长波红外景象模拟器光学系统的设计,分析其仿真成像效果。具体内容如下:（1）使用C++编写了红外景象模拟器光学系统设计与仿真程序,该程序能够设计光学系统和模拟光学系统成像过程得到仿真图像,并分析仿真图像质量的影响因素,以长波红外景象模拟器的设计为例展开研究。（2）设计由照明光源和照明中继透镜组成的长波红外景象模拟器的照明光学系统。设计两种由面源黑体和匀光棒组成的照明光源,利用光学软件TRACEPRO进行光学仿真,仿真得到两种照明光源的照明均匀性。仿真分析匀光棒的长度和面源黑体表面的温度均匀性对于照明均匀性的影响,并通过实验进行分析验证。选用临界照明的方式照明DMD芯片,利用光学软件ZEMAX设计了两片透镜式的照明中继透镜。（3）引入全反射分光棱镜解决照明光学系统和投影光学系统碰撞的问题。分析三种分光透镜分光方式的优缺点,最终选用了全反射棱镜作为分光透镜。根据红外景象模拟器工作波段选择硒化锌作为全反射棱镜的材料,对全反射棱镜的尺寸进行设计计算。（4）根据红外导引头和DMD的性能指标,确定长波红外景象模拟器投影光学系统的参数,利用光学软件ZEMAX设计两片透镜组成的投影光学系统,并对投影光学系统进行像质评价。（5）通过光学系统设计与仿真程序模拟得到仿真图像,对比仿真图像与仿真原图来验证光学系统设计的合理性,分析照明光源照明均匀性、投影光学系统公差对仿真图像质量的影响。
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