[发明专利]基于失真图像的气动光学效应模拟器

说明书

技术领域

本发明属于双波段红外光学系统设计领域，涉及一种基于失真图像的气动光学效应模拟器。

背景技术

由于大气湍流的影响，使得在高空中飞行的飞行器侧窗所探测到的目标像产生了一定的抖动、偏移或者模糊，这种影响我们称为气动光学效应。

由于气动光学效应的存在，使得在空中高速飞行飞行器侧窗受到很严重的气动光学效应的影响，为了得到清晰准确的图像，必须考虑如何消除这种影响。而消除的前提是了解它的本质，所以首先考虑仿真出这种影响，这样，才能为后续的消除提供充分的理论基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于失真图像的气动光学效应模拟器，为以后的气动光学效应的提供依据。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种基于失真图像的气动光学效应模拟器，由目标生成系统、分光镜、可变形镜、投影光学系统组成，其中：

所述目标生成系统，从物面一侧依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜组成；

所述投影光学系统，从物面一侧依次由第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第一反射镜、第二反射镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜组成；

红外双波段球面波经过目标生成系统后，调制成从无限远处发出的平面光波，然后入射到分光镜上面，经分光镜透射后入射到可变形镜，经可变形镜反射后把平面光波调制成不同波前形状的光波，然后被调制后的光波再次反射到分光镜上，经分光镜反射后进入投影光学系统进行扩束，最后经过透射后的光束出射后充满被测系统入瞳。

上述模拟器中，所述第一透镜、第六透镜、第十一透镜为凹面弯向物面一侧的弯月负透镜。

上述模拟器中，所述第二透镜、第五透镜、第九透镜为凹面弯向物面一侧的弯月正透镜。

上述模拟器中，所述第三透镜和第十透镜为双凹负透镜。

上述模拟器中，所述第四透镜和第十三透镜为双凸正透镜。

上述模拟器中，所述第七透镜、第八透镜为凹面弯向像面一侧的弯月负透镜。

上述模拟器中，所述第一反射镜和第二反射镜垂直于光轴45°放置。

上述模拟器中，所述第十二透镜为凹面弯向像面一侧的弯月正透镜。

上述模拟器中，所述分光镜紧邻着目标生成系统，是一个半反半透的分光镜，分光镜后面是可变形反射镜。

上述模拟器中，所述第一透镜、第九透镜、第十透镜的材料是ZNSE。

上述模拟器中，所述第四透镜、第六透镜、第十三透镜的材料是ZNS。

上述模拟器中，所述第二透镜、第三透镜、第五透镜、第七透镜、第八透镜、第十一透镜、第十二透镜的材料是GE。

上述模拟器中，所述模拟器的孔径光阑位于可变形镜处。

上述模拟器中，所述目标生成系统与投影光学系统在位置上实现光瞳衔接。

上述模拟器中，所述分光镜的材料是ZNSE。

上述模拟器中，所述黑体目标源放在目标生成系统的物方焦点上，并发出波长为3-5.5μm，7.5-12μm的红外双波段球面波。

上述模拟器中，所述目标生成系统把接收到的球面波变为平面波，相当于目标放在无穷远进行成像，同时还起到聚光作用。

上述模拟器中，所述分光镜垂直于光轴成45°放置，使用分光镜的好处是可以让可变形镜垂直于光轴放置，这样可以充分利用可变形镜的有效口径。

上述模拟器中，所述可变形镜位于目标生成系统的出瞳位置，垂直于光轴放置，入射到可变形镜的平面光波，由于可变形镜的表面变形，在平面光波上附加了波前畸变，因此经过可变形镜反射后的光波波前产生了失真，这种影响可以很好的模拟气动光学效应对光学系统产生的影响。

上述模拟器中，所述可变形镜的型号是法国ALPAO公司生产的DM69，口径是10.5mm，产生的失真波前要经过扩束、准直后才能充满被测系统的入瞳，被测系统接收的波前失真的红外目标图像像质将发生退化，通过评价图像退化(如模糊、偏移和抖动等)程度，完成对气动光学效应的模拟。可变形镜产生的畸变波前不能充满被测系统入瞳，需对可变形镜反射的基本波前进行扩束。

上述模拟器中，所述被测系统入瞳位于投影光学系统出瞳处，可变形镜位于投影光学系统入瞳处。

上述模拟器中，所述被可变形镜反射后的产生了波前变形的光波透过分光镜进入投影光学系统扩束，充满被测系统入瞳。