專利名稱：一種用于模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)的視距及離散角的檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一種模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角的方法，是針對 飛行模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)需要按照人眼觀察物體方法進行顯示系統(tǒng)視 距和離散角檢測，同時還提供了適用于該方法的檢測裝置，屬于光學(xué)測試 設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
根據(jù)目前飛行模擬訓(xùn)練視景虛像顯示設(shè)備研制的需要，要求發(fā)明一種 模仿人眼觀察物體進行視距判斷原理的虛像顯示系統(tǒng)測試裝置。這是因為 飛行模擬訓(xùn)練虛像顯示設(shè)備不能采用常規(guī)的實體尺檢測，激光測距也無法 完成虛像距離檢測，由于采用小光束離軸成像方式，必須按照人眼觀察圖 像的方式進行顯示系統(tǒng)視距和離散角檢測才能滿足飛行模擬訓(xùn)練視景虛 像顯示的檢測需要。目前國內(nèi)無該類型的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開一種模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角檢測的方法，能 夠模仿人眼觀察物體進行視距判斷的原理進行大視場虛像顯示系統(tǒng)的視 距和離散角的量化測量。
本發(fā)明還公開了適用于上述方法的檢測裝置，解決了虛像顯示系統(tǒng)檢 測的問題，該設(shè)備體積小，使用方便，檢測準確。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下由激光器發(fā)射的激光光束經(jīng)過虛像顯示 系統(tǒng)形成散射反射光線，光學(xué)組合機構(gòu)的望遠物鏡組接收激光射線的反射光線，將該反射光線成像在像面上，通過棱鏡組的多次反射后，再經(jīng)過分 光鏡分成二束光線； 一束光線通過目鏡組成像在觀察區(qū)；另一束光線進入 二維硅光電位移傳感器，形成與光學(xué)中心位置的偏移距離，引起硅半導(dǎo)體 空穴遷移速度的變化，造成兩端電位變化，而完成光點位移置檢測；將二 維光電位移傳感器兩端電位變化通過計算轉(zhuǎn)變成數(shù)值在數(shù)據(jù)顯示裝置上 顯示出來，數(shù)值代表傳感器界面上光點與光學(xué)中心位置的偏移距離，計算 這個距離可以推算出該點的視距和離散角。
適用于上述檢測方法裝置，具體結(jié)構(gòu)如下.-
由激光器、光學(xué)組合機構(gòu)、A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理單片機、數(shù)據(jù)顯示裝 置組成，光學(xué)組合機構(gòu)包括望遠物鏡組、棱鏡組、分光鏡、二維硅光電位 移傳感器和目鏡組依次放置并由機械結(jié)構(gòu)形成整體，其光學(xué)主軸連接成為 一條直線，并與半導(dǎo)體激光器軸線平行相距60mm 65rnm;激光器發(fā)射檢測 和指向激光線射向虛像顯示系統(tǒng)需要檢測的方位，光學(xué)組合機構(gòu)的望遠物 鏡組接收激光器的反射光線，將該反射光線成像在像面上，通過棱鏡組的 多次反射后，光線再經(jīng)過分光鏡分成二束光線； 一束光線通過目鏡組成像 在觀察區(qū)；另一束光線進入二維硅光電位移傳感器，二維硅光電位移傳感 器將電位變化信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸給單片機處理并顯示數(shù)據(jù)。
上述的光學(xué)組合機構(gòu)中的棱鏡組由兩塊一次反射直角棱鏡和一塊多 次反射棱鏡組合而成；分光鏡由一塊半透半反析光的直角棱鏡與同尺寸的 另一塊直角棱鏡膠合構(gòu)成。
人眼觀察物體進行視距判斷的原理當雙目觀察物點A時，兩眼的視 軸對準物點A，兩視軸之間的夾角稱為視差角，兩眼節(jié)點的連線稱為視覺基線。物體遠近不同，視差角不同。若兩物點和觀察者的距離不同，它們 在兩眼中所形成的像與黃斑中心有不同的距離，即不同距離的物體對應(yīng)不 同的視差角。
本發(fā)明的積極性所在公開了一種模仿人眼觀察物體進行視距判斷的 原理進行模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角檢測的裝置，能夠進行大視 場虛像顯示系統(tǒng)的視距和離散角的量化測量，檢測準確。采用棱型鏡組等 結(jié)構(gòu)，使設(shè)備體積小，使用方便，便于攜帶。
本發(fā)明解決了模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)檢測的問題，模仿人眼觀察物體 進行視距判斷的原理，能夠完成大視場虛像顯示系統(tǒng)的視距和離散角的量 化測量。


圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)原理1、半導(dǎo)體激光器；2、望遠物鏡組；3、棱鏡組；4、分光鏡；5、 二
維硅光電位移傳感器；6、目鏡組；7、觀察區(qū)；8^A/D轉(zhuǎn)換；9、單片 機；
圖2為本發(fā)明檢測光路原理圖
具體實施例方式
如圖1所示，由激光器1、光學(xué)組合機構(gòu)、A/D轉(zhuǎn)換8及數(shù)據(jù)處理單 片機9組成，光學(xué)組合機構(gòu)包括望遠物鏡組2、棱鏡組3、分光鏡4、 二維 硅光電位移傳感器5和目鏡組6依次放置并由機械結(jié)構(gòu)形成整體，其實際 光學(xué)主軸連接成為一條直線，并與半導(dǎo)體激光器1軸線平行相距 60iraiT65mm;其中，望遠物鏡組2由凸、凹兩種透鏡組成，透鏡組半徑50mm厚度10mm;棱鏡組3由三塊棱鏡組成，總尺寸為50ramX30mmX50mm;分 光鏡尺寸為50mmX50mmX50mm;分光鏡4由一塊半透半反析光的直角棱鏡 與同尺寸的另一塊直角棱鏡膠合構(gòu)成，二維硅光電位移傳感器5外觀尺寸 為30mmX20mm，有效尺寸為20mmX20腿，厚度IO鵬；目鏡組6由兩組透 鏡組組成，分為凸、凹兩種透鏡，透鏡組半徑25mm，厚度20mm。總體尺 寸在裝置中按照光路計算結(jié)果裝配，望遠物鏡透鏡組及目鏡組的像面位置 可調(diào)，便于裝置的調(diào)試。
激光器1發(fā)射檢測和指向激光線射向虛像顯示系統(tǒng)需要檢測的方位， 光學(xué)組合機構(gòu)的望遠物鏡組2接收激光器1的反射光線，將該反射光線成 像在像面上，通過棱鏡組3的多次反射后，光線再經(jīng)過分光鏡4分成二束 光線； 一束光線通過目鏡組6成像在觀察區(qū)7;另一束光線進入二維硅光 電位移傳感器5， 二維硅光電位移傳感器5將電位變化信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸 給單片機9處理并顯示數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角的檢測方法，由激光器發(fā)射的激光光束經(jīng)過虛像顯示系統(tǒng)形成散射反射光線，光學(xué)組合機構(gòu)的望遠物鏡組接收激光射線的反射光線，將該反射光線成像在像面上，通過棱鏡組的多次反射后，再經(jīng)過分光鏡分成二束光線；一束光線通過目鏡組成像在觀察區(qū)；另一束光線進入二維硅光電位移傳感器，形成與光學(xué)中心位置的偏移距離，引起硅半導(dǎo)體空穴遷移速度的變化，造成兩端電位變化，而完成光點位移置檢測；將二維光電位移傳感器兩端電位變化通過計算轉(zhuǎn)變成數(shù)值在數(shù)據(jù)顯示裝置上顯示出來，數(shù)值代表傳感器界面上光點與光學(xué)中心位置的偏移距離，計算這個距離可以推算出該點的視距和離散角。
2、 權(quán)利要求1所述方法的檢測裝置，其特征在于由激光器(1)、 光學(xué)組合機構(gòu)、A/D轉(zhuǎn)換(8)及數(shù)據(jù)處理單片機(9)組成，光學(xué)組合機 構(gòu)包括望遠物鏡組(2)、棱鏡組(3)、分光鏡(4) 、 二維硅光電位移 傳感器(5)和目鏡組(6)依次放置并由機械結(jié)構(gòu)形成整體，其光學(xué)主軸 連接成為一條直線，并與半導(dǎo)體激光器(1)軸線平行設(shè)置；激光器(1) 發(fā)射檢測和指向激光線射向虛像顯示系統(tǒng)需要檢測的方位，光學(xué)組合機構(gòu) 的望遠物鏡組(2)接收激光器(1)的反射光線，將該反射光線成像在像 面上，通過棱鏡組(3)的多次反射后，光線再經(jīng)過分光鏡(4)分成二束 光線； 一束光線通過目鏡組(6)成像在觀察區(qū)(7);另一束光線進入二 維硅光電位移傳感器(5) ， 二維硅光電位移傳感器(5)將電位變化信號 經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸給單片機(9)處理并顯示數(shù)據(jù)。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于光學(xué)組合機構(gòu)中的棱 鏡組(3)由兩塊一次反射直角棱鏡和一塊多次反射棱鏡組合而成；分光 鏡(4)由一塊半透半反析光的直角棱鏡與同尺寸的另一塊直角棱鏡膠合 構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角的檢測方法及裝置，由激光器、光學(xué)組合機構(gòu)等裝置組成，光學(xué)組合機構(gòu)的望遠物鏡組、棱鏡組、分光鏡、二維硅光電位移傳感器和目鏡組依次放置，并與半導(dǎo)體激光器軸線平行；激光器發(fā)射光線射向虛像顯示系統(tǒng)需要檢測的方位，望遠物鏡組接收其反射光線成像在像面上，經(jīng)棱鏡組多次反射光線再經(jīng)過分光鏡分成二束光線；一束光線通過目鏡組成像在觀察區(qū)；另一束光線進入二維硅光電位移傳感器、A/D轉(zhuǎn)換輸給單片機處理并顯示數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠模仿人眼觀察物體進行視距判斷的原理進行大視場虛像顯示系統(tǒng)的視距和離散角的量化測量。
文檔編號G01C3/04GK101509767SQ200910066509
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者倪政國, 宋慧營, 李曉強, 林以軍 申請人:中國人民解放軍空軍航空大學(xué)