大出瞳距大视场LCD型景象模拟器光学系统设计.pdf

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1、第41卷第9期红外与激光工程2012年9月Vo1．41NO．9InfraredandLaserEngineeringSep．2012大出瞳距大视场LCD型景象模拟器光学系统设计张建忠，一，孙强，杨乐1,2，王健，刘英，李淳(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院研究生院，北京100049)摘要：可见光景象模拟器是电视制导系统综合测试的核心设备。设计了一款以LCD为图像源的大视场和大出瞳距的可见光景象模拟器，包括光学投影系统和相应的照明系统。研究了大出瞳距、大相对孔径情况下无限远投影

2、光学系统的像差特性以及设计方法，采用非远心的系统设计方案，解决了由于出瞳距大而造成的系统像差难以校正的问题，增强了景象模拟器对转台的适应性，增大了工作视场。研究了非远心状态下LCD均匀照明的特点，采用复眼透镜阵列与柯勒照明原理相结合的方法设计了配套的照明系统，解决了非远心状况下均匀照明和光瞳衔接的问题。仿真系统的全视场角为7。，为3．1。出瞳距离为700mill。系统的畸变小于0．5％，在奈奎斯特频率58lp／mm处，零视场的调制传递函数大于0．7．全视场的调制传递函数大于0．45。照明系统的照明均匀度达到了91．3％，满

3、足仿真均匀性的要求。关键词：光学设计；可见光目标模拟器；LCD；柯勒照明；复眼透镜中图分类号：0435．1文献标志码：A文章编号：l007—2276(2012)09—2453—06DesignofLCD-basedvisiblescenesimulatorwithlongexitpupilreliefandlargefieldofviewZhangJianzhong，SunQiang，YangLe，WangJian，LiuYing，LiChun(1．ChangchunInstituteofOptics，FineMechan

4、icsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China2．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Visiblescenesimulator(VISS)isthecoretestequir)mentofavisibleseekersystem．AnLCD—basedvisiblescenesimulatorwithalongexitpupilrelie

5、fandalargefieldofviewwasdesigned．Thesystemconsistedofaprojectorlensandanilluminationsystem．Theaberrationsoftheopticalsystemwereanalyzedandthedesignprocedurewaspresented．Thenon—telecentricstructurewasselectedtosolvetheproblemintheaberrationcorectionofthesystemwhich

6、waswithlongexitpupilrelief．Theadaptabilityofthevisiblescenesimulatortotherotarytablewasenhanced，andthefieldofviewwasincreased．Inthedesignoftheilluminationsystem，theflySeyearrayscombinedwiththeK6hlerilluminationprinciplewereadoptedtoachieveanuniformilluminationandt

7、hepupilsuperpositionforthenon—-telecentricstructureaswel1．Thedesignedvisiblescenesimulatoriswithafullfieldofviewof7。，of3．1，andexitpupilrelief收稿日期：2012一O1—05；修订日期：2012—02—03基金项目：国家自然科学基金(60977001)；国家863计划(2007AA12Z10)作者简介：张建忠(1986-)，男，博士生，主要从事可见光红外视景仿真方面的研究。Email：z

8、hangjz_ciomp@yahoo．ca导师简介：孙强(1973一)，男，研究员，主要从事红外光学系统方面的研究。Email：sunq@ciomp．an．cn2454红外与激光工程第4l卷of700mn1．Thedistortionofthelensislessthan0．5％．AttheNyquis