红外系统无热化检测仪的光学系统设计

    从近几年世界的几场主要的局部战争来看，导弹确实是克敌制胜的有效武器. 因此越来越多的国家意识到导弹的重要性，都着力开发和发展各个种类和型号的导弹^{［1 － 5］}. 导引头是利用目标反射或辐射的毫米波、红外、可见光与紫外各波段的电磁波来探测、识别、跟踪目标并形成寻地制导指令的弹载电子设备^{［6 －7］}. 由此可见，导引头是制导武器系统的核心设备，而它的发展与测试技术、测试装置及评估技术的发展相互依存. 近几年我国在红外成像导引技术领域中取得了较大的进展，但限于种种原因对红外成像导引头的测试评估技术还比较落后，测试手段很不健全. 作为导引头总体技术研究中的一个重要内容，开展红外成像导引头测试评估技术的研究意义深远.

    1 红外系统无热化检测仪的原理

    如图 1 所示，被测光学系统置于高低温箱内，由点光源和平行光管组件为其提供无穷远的目标，平行光经被测光学系统汇聚和红外显微物镜引出、放大后成像到探测器上，成像光斑经过图像评估软件的分析，控制移动定位平台移动，使红外显微物镜的工作面与被测光学系统的焦面重合.在常温下自动调焦后，改变高低温设备的环境温度，使被测光学系统处于一定的高低温环境，显微物镜和探测器组件有一定的偏移量Δx. 此偏移量即是在设定温度下被测光学系统的离焦量，由此可知道被测光学系统无热化的设计效果.

    2 光学系统的组成

    如图 2 所示，检测仪光学系统主要包括平行光管、窗口玻璃和红外显微物镜. 下面对光学系统的各个组成部分进行说明.

    2. 1 光学窗口

    如图2 所示，黑体发出的光经过平行光管出来，垂直经过高低温箱前窗口，入射到被测光学系统，以发散光透过后窗口射出. 当高低温箱内的温度变化时，和外部环境之间有热传递，窗口玻璃可能会结霜或出现水汽，这将对测试产生不利影响.解决的方法为将高低温箱充入氮气以排走高低温箱内的水汽，为了使绝热效果好，窗口玻璃采用双层结构，中间抽成真空. 因此，在高低温箱两侧的ZnS 窗口数量为 4 片. 4 片 ZnS 窗口镀膜后透过率在8 ～12 μm 波段都达到90%以上^［8］.

    2. 2 平行光管

    平行光管组件采用离轴抛物面反射式平行光管. 它主要包括:离轴抛物面反射镜、小平面反射镜. 平行光管原理图参见图 3. 根据待测光学系统的测量精度和通光口径的要求，最终确定所设计离轴抛物面反射镜参数如下:焦距为 1 000 mm，抛面镜孔径为 160 mm.