CN103033916B - 目标和多干扰模拟器光学系统 - Google Patents

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Abstract

目标和多干扰模拟器光学系统属于光学系统干扰领域，该系统解决了体积大，覆盖波段窄和选材困难的问题。该系统包括：目标光学系统、干扰光学系统、平面反射镜和离轴双曲面反射镜；本发明的光路能同时实现3个波段的干扰弹的模拟，通用性强采用两层结构布局，节省空间，将光路折叠，大大减小光路的长度；采用反射式，可以消除光学系统的色差。

Description

目标和多干扰模拟器光学系统
技术领域
本发明属于光学系统干扰领域，具体涉及一种目标和多干扰模拟器光学系统。
背景技术
目前，光学系统干扰多采用单光源或者双光源干扰模式，通过透射的方式来完成光线的传播，其覆盖的波段窄，一般为单一波段，并且对设备的材料具有很高的要求；如果采用透射式系统就要求光学材料可以透过从紫外到中波红外辐射，这些材料一般为晶体材料（如SrF2、SAPHIRE、MgF2、LiF、CaF2等）材料种类非常少，在光学设计时不但要考虑到系统的透过率还要考虑到系统的成像质量。而波段范围窄的光源只能模拟对应短波的干扰弹，不具有通用性。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种目标和多干扰模拟器光学系统，该系统解决了体积大，覆盖波段窄，通用性差和选材困难的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
目标和多干扰模拟器光学系统，该系统包括：目标光学系统、干扰光学系统、平面反射镜和离轴双曲面反射镜；
目标光学系统包括：中红外光源、中继镜和转向反射镜；中红外光源发出光线，经过转向反射镜和平面反射镜反射，成像在离轴双曲面反射镜的焦面上；
干扰光学系统包括：近红外及紫外光源、第二中红外光源、近红外及紫外照明镜组、会聚反射镜和视场切分镜；近红外及紫外光源发出近红外或者紫外光线，与第二中红外光源一起，经过近红外及紫外照明镜组会聚和扩散后，由会聚反射镜反射到视场切分镜，成像在离轴双曲面反射镜的焦面上；
目标光学系统的中红外光加上干扰光学系统的中红外光和近红外光一起或目标光学系统中红外光加上干扰光学系统的中红外光和紫外光一起在离轴双曲面反射镜的焦面成像后，经由平面反射镜和离轴双曲面反射镜两次反射后，成像在无穷远。
本发明的有益效果是：本发明的光路能同时实现3个波段的干扰弹的模拟，通用性强；采用两层结构布局，节省空间，将光路折叠，大大减小光路的长度；采用反射式，可以消除光学系统的色差。
附图说明
图1本发明目标中红外光学系统的主视图。
图2本发明目标和多干扰模拟器光学系统的光路俯视图。
图中：1、中红外光源，2、视场切分镜，3、离轴双曲面反射镜，4、近红外及紫外光源，5、第二中红外光源，6、近红外及紫外照明镜组，7、会聚反射镜，8、平面反射镜，9、光阑，10、转向反射镜，11、中继镜，12、焦面，13、第二中红外光源照明镜组。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
目标和多干扰模拟器光学系统输出光线可包含几种干扰源：近红外、紫外和中红外。系统工作时，中红外干扰源一直存在，而近红外和紫外在工作时只能选择其中一种，具体实现是在近红外/紫外通道中增加滤光片：近红外滤光片和紫外滤光片，当系统选择近红外干扰源时，将近红外滤光片放置在近红外/紫外通道中；当系统选择紫外干扰源时，将紫外滤光片放置在近红外/紫外通道中，即通过滤光片的切换实现干扰源的选择。
如图1所示，目标和多干扰模拟器光学系统，该系统包括：目标光学系统、干扰光学系统、平面反射镜8和离轴双曲面反射镜3；
如图2所示，目标光学系统包括：中红外光源1、转向反射镜10和中继镜11；中红外光源1发出光线，经过转向反射镜10和中继镜11，成像在离轴双曲面反射镜3的焦面上12；中红外光源1采用面源黑体，面源黑体的辐射面是一层均匀的高发射率材料，因此黑体辐射面的照度均匀性非常高。照明系统也可以采用较为简单的临界照明。
在图1中，干扰光学系统包括：近红外及紫外光源4、第二中红外光源5、近红外及紫外照明镜组6、会聚反射镜7和视场切分镜2；近红外及紫外光源4发出近红外或者紫外光线，第二中红外光源5的光轴垂直于近红外及紫外光源4的光轴，近红外或者紫外光线与红外光线会聚后，经过近红外及紫外照明镜组6会聚和扩散后，由会聚反射镜7反射到视场切分镜2，成像在离轴双曲面反射镜3的焦面12上。
如图3所示，第二中红外光源5的位置有另一种方式来实现，第二中红外光源5的光轴平行于近红外及紫外光源4的光轴，第二中红外光源5发出光线，在近红外或者紫外光线经过近红外及紫外照明镜组6后，通过第二中红外光源照明镜组的反射与红外光线会聚，由会聚反射镜7反射到视场切分镜2，成像在离轴双曲面反射镜3的焦面12上。
系统在工作时干扰源有两种情况中波红外与紫外工作状态和中波红外与近红外工作状态。根据这种工作模式将近红外波段照明和紫外照明设计为一个照明系统，根据不同的工作模式切换滤光片改变系统输出的辐射波段。近红外波段照明和紫外照明系统中光源采用了高强度气体放电灯，高强度气体放电灯色温较高一般可以达到3000K，其发出的光辐射中具有丰富的紫外和近红外辐射，但是气体放电灯发光体为一个较小的气体泡，但是其本身发光并不均匀。因此，照明系统采用柯勒式照明，将不均发光气体泡的像置于前组系统的入瞳处，这样可以保证照明面积、照度均匀性和光能利用率。其中的紫外光源辐射波长为0.2μm～0.5μm包括了UV-V（390nm～450nm）、UV-A（320nm～390nm）、UV-B（280nm～320nm）、UV-C（200nm～280nm）和一小部分可见光，近红外辐射为1μm～3μm。因此紫外和近红外光源只能采用高强度气体放电灯。高强度气体放电灯色温一般能够达到2000K以上显色性高，紫外辐射丰富，且可见光和近红外辐射也非常丰富。高强度气体放电灯外壳采用了石英玻璃，光谱范围200nm～3000nm均可以透过，且高强度气体放电灯在它的使用寿命（2000小时以上）内亮度几乎不会发生改变，是一种非常理想的光源。
本发明中，干扰光学系统模拟带干扰的目标源，干扰弹分为两组分别在目标光学系统左右两侧，且一侧的干扰弹不会进入另一侧视场，因此采用视场切分镜2将离轴双曲面反射镜3组焦面切分成两半，通过干扰通道将两组干扰源产生的图像二次成像在离轴双曲面反射镜3组焦面12上。
其中光阑9位于近红外及紫外照明镜组的焦点位置，用于调节光通量的大小。
目标光学系统的中红外光加上干扰光学系统的中红外光和近红外光一起或目标光学系统中红外光加上干扰光学系统的中红外光和紫外光一起在离轴双曲面反射镜3的焦面12成像后，经由平面反射镜8和离轴双曲面反射镜3两次反射后，成像在无穷远处。

Claims (5)

1.目标和多干扰模拟器光学系统，其特征在于，该系统包括：目标光学系统、干扰光学系统、平面反射镜和离轴双曲面反射镜；
所述目标光学系统包括：中红外光源、中继镜和转向反射镜；中红外光源发出光线，经过转向反射镜和平面反射镜反射，成像在离轴双曲面反射镜的焦面上；
所述干扰光学系统包括：近红外及紫外光源、第二中红外光源、近红外及紫外照明镜组、会聚反射镜和视场切分镜；近红外及紫外光源发出近红外或者紫外光线，与第二中红外光源一起，经过近红外及紫外照明镜组会聚和扩散后，由会聚反射镜反射到视场切分镜，成像在离轴双曲面反射镜的焦面上；
所述目标光学系统的中红外光加上干扰光学系统的中红外光和近红外光一起或目标光学系统中红外光加上干扰光学系统的中红外光和紫外光一起在离轴双曲面反射镜的焦面成像后，经由平面反射镜和离轴双曲面反射镜两次反射后，成像在无穷远。
2.如权利要求1所述的目标和多干扰模拟器光学系统，其特征在于，以中红外光源的光轴为对称轴，还包括另一组干扰光学系统。
3.如权利要求1所述的目标和多干扰模拟器光学系统，其特征在于，所述干扰光学系统的近红外及紫外光源发出的近红外或者紫外光线相互切换。
4.如权利要求1所述的目标和多干扰模拟器光学系统，其特征在于，该系统还包括光阑，所述光阑位于近红外及紫外照明镜组的孔径光阑位置，通过改变光阑大小可以改变光通量。
5.如权利要求1所述的目标和多干扰模拟器光学系统，其特征在于，中红外光源采用面源黑体，面源黑体的辐射面是一层均匀的高发射率材料。
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