一种可控红外目标发生装置的制作方法

本发明涉及红外发生技术领域，特别涉及一种可控红外目标发生装置。

背景技术：

由于目前靶场光电测控网中的大部分光电跟踪测量设备，都配备有可见光、中波、长波红外传感器构成的多个分系统，同时进行目标跟踪与测量。在设备结构形式上配置有可见光、红外多传感器结构，在信息层面有空间角度信息、图像信息，在电子学总体上有图像、数据的采集、传输、存储、处理等组成单元。单台设备各传感器分系统、设备内部信息链路、设备与设备之间组网、多设备组成的光电测控网均以统一时间基准时序建立作业流程。

根据军方用户的明确要求，为了保证观测、融合、跟踪、测量效果和满足精度要求，需要在产品检验过程中进行时序一致性测试检验，以便确认全部各类信息相对于时间的同步获取与装配，保证最终信息处理结果的正确性和可靠性。由于各传感器器件响应及电路处理等诸多因素，在多个分系统之间存在信息感知和获取过程中时间同步方面的误差，而内部信息链路的采集、传递、存储、处理等环节也存在时间不一致的现象，对设备总体精度以及靶场数据处理精度影响重大。

高速可控红外目标发生装置是测量红外成像系统时间一致性的必需设备，由于一直没有符合测量要求的装置的实现方法，进而影响了红外传感器系统的延迟时间的精确测量，该问题在光测设备特别是红外成像系统的时间一致性检测上长期未解。国外相关技术封锁还是存在的，尤其是在光测设备和测控系统时间性能测量、检测方法上，有关资料极少透露，红外的可控发光二级管也处于禁运状态。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种产生在频率、最小可调节步长，最小可调节延迟时间上均符合测试需求的高速可控红外目标发生装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种可控红外目标发生装置，包括平行光管单元、动态靶标生成单元和照明单元；

所述照明单元包括光源和次镜组件，所述次镜组件包括第一离轴抛物面反射镜；

所述动态靶标生成单元包括DMD芯片和控制系统，所述控制系统和所述DMD芯片连接；

所述平行光管单元包括平面镜组件和主镜组件，所述平面镜组件包括平面反射镜，所述主镜组件包括第二离轴抛物面反射镜；

所述光源发出红外光，所述第一离轴抛物面反射镜、所述DMD芯片、所述平面反射镜和所述第二离轴抛物面反射镜沿光路依次设置。

一些实施例中，所述次镜组件还包括第一镜座和第一支架，所述第一支架设于底板上，所述第一镜座设于所述第一支架上，所述第一离轴抛物面反射镜设于所述第一镜座上。

一些实施例中，所述DMD芯片倾斜放置。

一些实施例中，所述DMD芯片位于所述可控红外目标发生装置的焦面，零视场时波相差为0。

一些实施例中，所述DMD芯片的窗口两面均进行了镀膜处理，所述DMD芯片的窗口为镀有中波红外与长波红外双波段增透膜的锗窗口。

一些实施例中，所述DMD芯片包括1024×768个铝质正方形微镜形成的微镜阵列，相邻所述微镜的间隙不超过1微米。

一些实施例中，所述平面镜组件还包括第二镜座和第二支架，所述第二支架设于底板上，所述第二镜座设于所述第二支架上，所述平面反射镜设于所述第二镜座上。

一些实施例中，所述主镜组件还包括第三镜座、第三支架和对准镜，所述第三支架设于底板上，所述第三镜座设于所述第三支架上，所述第二离轴抛物面反射镜设于所述第三镜座上，所述对准镜的法线与所述平行光管单元的光轴平行。

本发明的有益效果在于：上述可控红外目标发生装置，通过精确可控DMD芯片和反射式平行光管单元的配合使用，实现了高速红外可控目标源的发生，为红外成像系统的时间一致性检测提供了必要的硬件条件。该高速可控红外目标发生装置的频率，最小可调节步长，最小时间延迟调节范围满足红外成像系统的时间一致性检测需求，并且可以根据需求产生不同的目标图形，为更广阔的红外目标源发生需求提供了可能。

附图说明

图1示意性示出根据本发明一个实施例的可控红外目标发生装置结构示意图。

图2为图1所示的可控红外目标发生装置的光路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

首先参考图1和图2，示出根据本发明一个实施例的可控红外目标发生装置100，包括平行光管单元、动态靶标生成单元和照明单元。

照明单元包括光源10和次镜组件20，次镜组件20包括第一离轴抛物面反射镜22。

在图1所示的实施例中，次镜组件20还包括第一镜座(图未标)和第一支架(图未标)。第一支架设于底板70上，第一镜座设于第一支架上。第一离轴抛物面反射镜22设于第一镜座上。第一镜座和第一支架用于支撑第一离轴抛物面反射镜22。

在一个实施例中，光源10为卤素灯。照明单元还包括热管、毛玻璃、支撑架和外壳等。卤素灯可以采用50W溴钨灯，保证能量充足。外壳与毛玻璃形成桶形密闭空间，卤素灯设置于所述外壳内部，外壳对卤素灯起到保护和散热作用。热管设置于外壳的外表面，使用热管则是将外壳的热量引导出来，避免热积累造成的损坏。毛玻璃采用热压ZnS，透过波段为0.4～14μm，能够同时保证可见光和红外波段的能量透过，保证了从可见光到长波红外的照明需要。。为了满足宽波段的要求，照明单元采用反射式结构。进一步的，光源10位于第一离轴抛物面反射镜22的焦面上，为柯勒照明。

动态靶标生成单元包括DMD芯片30和控制系统40，控制系统40和DMD芯片30连接。数字DMD芯片30是一种全数字化的平面显示器件，应用MEMS(Micro Electromechanical System，微电子机械系统)的工艺将反射微镜阵列和CMOS SRAM集成在同一块芯片上。

进一步的，为了将DMD芯片30应用于中波/长波红外波段，DMD芯片30的窗口采用镀有特定膜系的锗窗口。特定膜系指的是中波红外与长波红外双波段增透膜。通过膜系的选择，使DMD芯片30的使用范围从可见光拓展到了中波/长波红外。为了提高能量利用率，DMD芯片30的窗口两面均进行了镀膜处理，在3μm～10μm波段透过率高于95％，10μm～12μm波段的透过率高于80％，能够满足宽波段窗口玻璃透过率高于80％的要求。窗口改造以后，DMD芯片30可以同时应用在中波红外和长波红外波段。

进一步的，DMD芯片30是铝合金材质。DMD芯片30包括1024×768个铝质正方形微镜形成的微镜阵列，对角线长度0.7英寸，对比度超过2000：1，波段为350nm～2700nm可见光。一个微镜代表一个像素，每个微镜的尺寸为13.68μmx13.68μm，有效调制区域为14mm×10.5mm，相邻微镜的间隙不超过1微米。每个微镜都有±12°的偏转角分别对应“开”态和“关”态。微镜二进制翻转频率全屏达到3000Hz循环播放，播放帧频可设置。每个微镜的翻转时间和保持时间均可通过控制系统40独立控制。

通过控制系统40实现对DMD芯片30翻转和保持的精确可控，保证了可控红外目标发生装置100的主要技术指标实现。处理外同步信号能力：信号电平3.3V，最小脉宽10μs，上升沿触发，周期1Hz～1000Hz。确保了DMD芯片30延迟响应的时间，可依据外同步信号设置，时间长短连续可调，最小步进为1μs。DMD芯片30积分时间连续可调，最小步进为1μs，并可在软件界面完成和显示。

在图1所示的实施例中，DMD芯片30倾斜放置。DMD芯片30倾斜放置，有利于减小边缘视场像差。DMD芯片30位于可控红外目标发生装置100的焦面，零视场时波相差为0。

平行光管单元包括平面镜组件50和主镜组件60，平面镜组件50包括平面反射镜52。主镜组件60包括第二离轴抛物面反射镜62。

在图1所示的实施例中，平面镜组件50还包括第二镜座(图未标)和第二支架(图未标)。第二支架设于底板70上，第二镜座设于第二支架上，平面反射镜52设于第二镜座上。第二镜座和第二支架用于支撑平面反射镜52。平面镜组件50通过折反光路可以减小可控红外目标发生装置100的体积。

在图1所示的实施例中，主镜组件60还包括第三镜座(图未标)、第三支架(图未标)和对准镜(图未示)。第三支架设于底板70上，第三镜座设于第三支架上，第二离轴抛物面反射镜62设于第三镜座上。第三镜座和第三支架用于支撑第二离轴抛物面反射镜62。进一步的，第二离轴抛物面反射镜62的离轴抛物面的曲率半径为1200mm，口径100mm，离轴量为90mm。对准镜的法线与平行光管单元的光轴平行。对准镜在安装时首先使用经纬仪确定平行光管单元的光轴，然后通过研磨的方法调整对准镜的安装角度，使对准镜的法线与平行光管单元的光轴保持平行。

请参考图2，光源10发出红外光，第一离轴抛物面反射镜22、DMD芯片30、平面反射镜52和第二离轴抛物面反射镜62沿光路依次设置。

请参考图1，可控红外目标发生装置100还包括电源80和风扇90。电源80和风扇90均设于底板70上。电源80用于为光源10供电。风扇90用于帮助DMD芯片30的散热。

上述可控红外目标发生装置100，照明单元的设计同时满足宽波段的要求，均匀照明的要求和平行光管单元匹配的要求。通过对平行光管单元进行光线追迹可以得到，DMD芯片30上出射光束的数值孔径角为3.95°，因此光束通过照明单元后入射到DMD芯片30表面的数值孔径角应当与其相匹配。

上述可控红外目标发生装置100的有益效果为：通过精确可控DMD芯片30和反射式平行光管单元的配合使用，实现了高速红外可控目标源的发生，为红外成像系统的时间一致性检测提供了必要的硬件条件。该可控红外目标发生装置100的频率，最小可调节步长，最小时间延迟调节范围满足红外成像系统的时间一致性检测需求，并且可以根据需求产生不同的目标图形，为更广阔的红外目标源发生需求提供了可能。

上述可控红外目标发生装置100实现了将DMD芯片30产生的最小1μs的可调节精度，频率和延迟时间精确可调的图像，通过离轴折返式平行光管单元投射，形成稳定的红外目标源，解决了高速可控红外目标源的发生问题，为红外成像系统的时间一致性检测提供了可靠的目标源，不但为红外成像系统的时间一致性测量提供了一种可靠的解决方法，同时也将使红外成像系统的时间一致性测量精度达到微秒量级，进而大幅提高了光电测量仪器对高速飞行目标的跟踪精度。同时可控DMD芯片30可以生成覆盖空域、时域、以及可见光到近红外波段的256级灰度动态目标，1024×768分辨率，对比度高、在线编辑，响应速度快，易于控制等各种特性，配以合适的光学系统，可以出色的完成各种目标模拟任务。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。