CN105889843A - 复合光目标模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合光目标模拟器，包括：光源模块，用于发射至少两种光；合束模块，用于对所述至少两种光进行合束处理形成复合光；投影模块，用于对所述复合光进行共口径准直处理，形成目标复合光并进行输出；通过合束模块的合束处理再经过共口径准直处理，输出的目标复合光能够为复合光探测设备提供标准目标，以实现复合光探测设备的性能测试，结构简单，体积小。

Description

复合光目标模拟器

技术领域

本发明涉及光学复合探测设备测试领域，尤其涉及一种复合光目标模拟器。

背景技术

随着技术的发展，复合光学探测设备的应用已经扩展至临近空间及外太空，这些系统包括空间侦察系统、临近空间预警系统、外太空导引打击系统、星载遥感系统等，这些空间应用的复合光学探测设备必须进行大量的性能测试，以进行循环设计改进.

目前，国内也开展了一些复合导引系统测试技术研究。中科院安徽光学精密机械研究所研制了一种卡塞格林式的共口径红外/毫米波复合导引头，利用其中的次镜反射红外透射微波的性质产生一个共口径的红外和毫米波的复合辐射传输通道，对目标进行红外/毫米波复合探测，仅对野外原始目标进行了模拟探测；北京理工大学研制了一种卡塞格林式的共口径模拟器，与安徽光机所的复合导引头结构正好形成了一个共轭式的对称结构形式。

但是此类模拟器体积较大，不便携带。

此外，对于便携式的目标模拟器，还没有共口径目标模拟器，无法对相关的复合光学探测设备进行性能指标测试。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为解决上述问题，本发明提出一种体积小，能对复合光探测设备进行性能指标测试的复合光目标模拟器。

一种复合光目标模拟器，包括：

光源模块，用于发射至少两种光；

合束模块，用于对所述至少两种光进行合束处理形成复合光；

投影模块，用于对所述复合光进行共口径准直处理，形成目标复合光并进行输出。

本发明提供的复合光目标模拟器，通过合束模块的合束处理再经过共口径准直处理，输出的目标复合光能够为复合光探测设备提供标准目标，以实现复合光探测设备的性能测试，结构简单，体积小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的复合光目标模拟器一种实施例的结构示意图。

图2为本发明提供的复合光目标模拟器第二种实施例的结构示意图。

图3为本发明提供的复合光目标模拟器中合束模块的结构示意图。

图4为本发明提供的复合光目标模拟器中投影模块一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或者更多个其他附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

参考图1，本实施例提供一种复合光目标模拟器，包括：

光源模块101，用于发射至少两种光；

合束模块102，用于对所述至少两种光进行合束处理形成复合光；

投影模块103，用于对所述复合光进行共口径准直处理，形成目标复合光并进行输出。

本实施例提供的复合光目标模拟器，通过合束模块的合束处理再经过共口径准直处理，输出的目标复合光能够为复合光探测设备提供标准目标，以实现复合光探测设备的性能测试，结构简单，体积小。

进一步地，参考图2，本实施例提供的复合光模拟器还包括设置在复合光光路上的靶标模块104，靶标模块设有靶孔，用于将所述复合光调整为目标形状。

作为一种优选的实施方式，靶标模块104为一组目标形状模拟靶标板，采用光学塑料或光学玻璃加工而成，外形为圆形薄板，基底材料为石英或光学塑料，在靶标板的中心刻有不同规格的圆孔靶(圆孔直径可为若干值，可以为0.5mm，1mm，2mm，4mm，5mm等)、十字靶、四杆靶等形状，一面制作成毛玻璃形式，一面镀膜，镀膜要求为对1.06μm±0.1μm波段的光具有高透过率，靶标板安装在装卡机构上，并可以进行更换。

进一步地，参考图2，光源模块101包括红外光源105、激光光源106和可见光光源107，红外光源105用于发射红外光；激光光源106用于发射激光，可见光光源107用于发射可见光。

作为一种优选的实施方式，红外光源105为可实现连续温度控制的高发射率(大于0.94)小型黑体辐射源，其辐射面采用紫铜制作，保证均匀性，表面采用微锥结构，并氧化发黑，并喷涂高发射率漆，保证发射率。

作为一种优选的实施方式，激光光源106为1.06μm波段的窄带脉冲激光器，其脉宽可调(最小脉宽小于20ns)，重复频率可调，调节范围为10Hz～1000Hz，功率可调，最大输出功率可达1W。

作为一种优选的实施方式，可见光光源107为一个卤素灯，产生可见光波段(0.38μm～0.76μm)波段的光辐射。

进一步地，本实施例提供的复合光目标模拟器还包括与红外光源105连接的红外光控制模块108、与激光光源106连接的激光控制模块109以及与可见光光源107连接的可见光控制模块110；红外光控制模块108用于控制红外光源105的辐射功率；激光控制模块109用于控制激光光源106的功率、脉宽以及重复频率；可见光控制模块110用于控制可见光光源107的发光功率。

作为一种优选的实施方式，红外光控制模块108为包括PID控制器、温度传感器、程控电源等部件的可调直流电源，PID控制器通过温度传感器测量红外光源的温度，通过PID算法计算得到输出，其输出作为程控电源的输入，控制程控电源的输出功率，从而控制红外光源的温度，控制红外光源的辐射功率。

作为一种优选的实施方式，激光控制模块109为包括光衰减器和激光驱动器，可以调节及控制激光光源的功率、脉宽、重复频率等性能指标。

作为一种优选的实施方式，可见光控制模块110为可调直流电源，其输出电压与可见光光源匹配，通过调整直流电源的输出功率，可以控制可见光光源的发光功率。

进一步地，本实施提供的复合光目标模拟器还包括与红外光控制模块108、激光控制模块109以及可见光控制模块110连接的处理器111；用于对红外光控制模块108、激光控制模块109以及可见光控制模块110进行控制。

处理器111为高可靠性控制、计算及处理部件，测量及控制软件在该处理器运行，根据预定的软件模型，对整个系统实现控制以及与其它设备通信。

进一步地，复合光目标模拟器还包括聚光模块112，用于将可见光调整为向同一方向出射，可见光光源107设置在聚光模块112的焦点处。

作为一种优选的实施方式，聚光模块112为旋转曲面结构，可选曲线包括抛物线、双曲线及椭圆曲线等，储存为Φ60mm，聚光模块112的内表面镀高反射率耐高温金属膜，在(0.38μm～0.76μm)波段具有很高的反射率，可见光光源107放置在聚光模块112的焦点处，使可见光光源107发出的光线向同一方向出射，提高了光源利用率。

进一步地，本实施例提供的复合光目标模拟器还包括设置在可见光光路上的匀光模块113，用于将可见光进行均匀化处理。

作为一种优选的实施方式，匀光模块113为在可见光波段(0.38μm～0.76μm)的光学器件，尺寸为Φ70mm，双面均制作成毛玻璃形式，可以对可见光光源107发出的光进行匀化，保证可见光均匀照射靶标板。

进一步地，本实施例提供的复合光目标模拟器还包括设置在激光光路上的扩束模块114，用于将激光的直径进行扩大。

扩束模块114为激光扩束器，能够将激光器发出的小直径激光扩束为均匀的大直径激光光束，能够在靶标板上产生不小于8mm的光斑。

进一步地，合束模块102包括：

设置在所述可见光与激光汇集光路上的第一合束模块115，用于将所述可见光和激光进行合束处理形成第一合束光；

设置在第一合束光与红外光汇集光路上的第二合束模块116，用于将所述第一合束光和所述红外光进行合束处理形成复合光。

参考图3，第一合束模块115能够透射可见光波段(0.38μm～0.76μm)的光线，反射激光(1.06μm)波段的光线。

作为一种优选的实施方式，第一合束模块115尺寸为Φ100mm；外形为圆形薄板；放置方式为倾斜45°放置。

透反要求：透过0.38μm～0.76μm可见光，透过率≥0.95，反射1.06μm波段的激光，反射率≥0.98。

第二合束模块116透射长波红外波段(8μm～12μm)光线，反射可见光(0.38μm～0.76μm)及近红外(1.06μm)波段的光线。

作为一种优选的实施方式，第二合束模块116的尺寸为Φ100mm；外形为圆形薄板；放置方式为倾斜45°放置；

透反要求：透过8μm～12μm红外光，透过率≥0.90，反射0.38μm～1.06μm可见光及激光，反射率≥0.90。

进一步地，投影模块103包括：

第一光学元件117，用于透射所述复合光，并反射红外光以对所述红外光进行准直；

第二光学元件118，用于反射红外光并透射所述可见光和激光；

第三光学元件119，用于透射所述可见光和所述激光以对所述可见光和激光进行准直；

第四光学元件120，用于对所述可见光和激光作进一步准直处理。

复合光透过第一光学元件117后到达第二光学元件118，复合光中的红外光经第二光学元件118反射到第一光学元件117，又经第一光学元件117反射输出；可见光和激光均透射第二光学元件118、第三光学元件119和第四光学元件120进行准直处理后输出，目标复合光包括经第一光学元件117反射的红外光、经第二光学元件118、第三光学元件119和第四光学元件120准直处理的可见光和激光。

作为一种优选的实施方式，第一光学元件117为弧面镜，第二光学元件118为凸透镜，第三光学元件119的一面为平面，另一面为凹面，第四光学元件120为凸透镜。

作为一种优选的实施方式，复合光目标模拟器还包括：

电源模块121，用于为各个模块提供电能；

连接组件，包括电缆和光缆，用于传递电信号和光信号。

可见光光源107发出可见光，由聚光模块112进行收集，射向前方，并由匀光模块113进行匀化，形成均匀性光源；激光光源106发出的激光经扩束模块114扩束，由和可见光经第一合束模块115合束后，再由第二合束模块116与红外光源105发出的光线合束，形成可见光(380nm～760nm)、激光(1.06μm)和红外光(8μm～12μm)的复合光，照明靶标模块104。再经投影模块103进行准直后输出目标复合光，该目标复合光即可为复合光探测设备提供标准目标。

虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种复合光目标模拟器，其特征在于，包括：

光源模块，用于发射至少两种光；

合束模块，用于对所述至少两种光进行合束处理形成复合光；

投影模块，用于对所述复合光进行共口径准直处理，形成目标复合光并进行输出。

2.根据权利要求1所述的复合光目标模拟器，其特征在于，所述复合光模拟器还包括设置在复合光光路上的靶标模块，所述靶标模块设有靶孔，用于将所述复合光调整为目标形状。

3.根据权利要求1所述的复合光目标模拟器，其特征在于，所述光源模块包括红外光源、激光光源和可见光光源，所述红外光源用于发射红外光；所述激光光源用于发射激光，所述可见光光源用于发射可见光。

4.根据权利要求3所述的复合光目标模拟器，其特征在于，所述复合光目标模拟器还包括与所述红外光源连接的红外光控制模块、与所述激光光源连接的激光控制模块以及与所述可见光光源连接的可见光控制模块；所述红外光控制模块用于控制所述红外光源的辐射功率；所述激光控制模块用于控制激光光源的功率、脉宽以及重复频率；所述可见光控制模块用于控制所述可见光光源的发光功率。

5.根据权利要求4所述的复合光目标模拟器，其特征在于，所述复合光目标模拟器还包括与所述红外光控制模块、激光控制模块以及可见光控制模块连接的处理器；用于对所述红外光控制模块、激光控制模块以及可见光控制模块进行控制。

6.根据权利要求3所述的复合光目标模拟器，其特征在于，所述复合光目标模拟器还包括聚光模块，用于将所述可见光调整为向同一方向出射，所述可见光光源设置在所述聚光模块的焦点处；和/或，

所述复合光目标模拟器还包括设置在可见光光路上的匀光模块，用于将所述可见光进行均匀化处理。

7.根据权利要求3所述的复合光目标模拟器，其特征在于，复合光目标模拟器还包括设置在激光光路上的扩束模块，用于将所述激光的直径进行扩大。

8.根据权利要求3所述的复合光目标模拟器，其特征在于，所述合束模块包括：

设置在所述可见光与激光汇集光路上的第一合束模块，用于将所述可见光和激光进行合束处理形成第一合束光；

设置在所述第一合束光与红外光汇集光路上的第二合束模块，用于将所述第一合束光和所述红外光进行合束处理形成复合光。

9.根据权利要求8所述的复合光目标模拟器，其特征在于，所述投影模块包括：

第一光学元件，用于透射所述复合光，并反射红外光以对所述红外光进行准直；

第二光学元件，用于反射红外光并透射所述可见光和激光；

第三光学元件，用于透射所述可见光和所述激光以对所述可见光和激光进行准直；

第四光学元件，用于对所述可见光和激光作进一步准直处理。

10.根据权利要求1-9任一所述的复合光目标模拟器，其特征在于，所述复合光目标模拟器还包括：

电源模块，用于为各个模块提供电能；

连接组件，包括电缆和光缆，用于传递电信号和光信号。