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(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型公開一種模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角的檢測(cè)裝 置,是針對(duì)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(jìn)行顯 示系統(tǒng)視距和離散角檢測(cè),屬于光學(xué)測(cè)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(jìn)行視距判斷原理的虛像顯示系統(tǒng)測(cè)試裝置。這是因?yàn)?飛行模擬訓(xùn)練虛像顯示設(shè)備不能采用常規(guī)的實(shí)體尺檢測(cè),激光測(cè)距也無法 完成虛像距離檢測(cè),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(jìn)行顯示系統(tǒng)視距和離散角檢測(cè)才能滿足飛行模擬訓(xùn)練視景虛像 顯示的檢測(cè)需要。目前國(guó)內(nèi)無該類型的產(chǎn)品。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型公開一種模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角檢測(cè)的裝 置,解決了虛像顯示系統(tǒng)檢測(cè)的問題,該設(shè)備體積小,使用方便,檢測(cè)準(zhǔn)確。
本實(shí)用新型的具體解決方案如下
由激光器、光學(xué)組合機(jī)構(gòu)、A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)處理單片機(jī)組成,光學(xué)組合 機(jī)構(gòu)包括望遠(yuǎn)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(jī)械結(jié)構(gòu)形成整體,實(shí)際光學(xué)主軸連接成為一條直線,并與 半導(dǎo)體激光器軸線平行設(shè)置;激光器發(fā)射檢測(cè)和指向激光線射向虛像顯示系統(tǒng)需要檢測(cè)的方位,光學(xué)組合機(jī)構(gòu)的望遠(yuǎn)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(jìn)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(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 輸給單片機(jī)處理并顯示數(shù)據(jù)。
上述的光學(xué)組合機(jī)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。
半導(dǎo)體激光器發(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(jī)構(gòu)的望遠(yuǎn)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,減小光程和體積,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(jìn)入二 維硅光電位移傳感器。二維光電位移傳感器是一種檢測(cè)光點(diǎn)位置的傳感器 芯片,當(dāng)光點(diǎn)落入傳感器界面上時(shí),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(diǎn)位移置 檢測(cè);為了提高檢測(cè)精度,二維硅光電位移傳感器連接A/D轉(zhuǎn)換及單片機(jī) 及電源系統(tǒng),將二維光電位移傳感器兩端電位變化通過計(jì)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(diǎn)與光學(xué)中心位置的 偏移距離,計(jì)算這個(gè)距離可以推算出該點(diǎn)的視距和離散角。在檢測(cè)過程中, 由于外界光線干擾造成的歧義點(diǎn)和顯示系統(tǒng)光路造成光點(diǎn)的畸變(如尖型 和橢圓型信號(hào)畸變),需要?jiǎng)h除和修正,外界干擾造成的歧義點(diǎn)通過多個(gè) 光點(diǎn)信息的比較(如大小、強(qiáng)度)排除;尖型和橢圓型畸變通過數(shù)據(jù)比較排除尖型突起,橢圓型畸變通過計(jì)算二維的數(shù)據(jù)輪廓找到中心點(diǎn)解決。通 過棱鏡和目鏡實(shí)現(xiàn)目標(biāo)照準(zhǔn)和校驗(yàn)。
人眼觀察物體進(jìn)行視距判斷的原理當(dāng)雙目觀察物點(diǎn)A時(shí),兩眼的視 軸對(duì)準(zhǔn)物點(diǎn)A,兩視軸之間的夾角稱為視差角,兩眼節(jié)點(diǎn)的連線稱為視覺基 線。物體遠(yuǎn)近不同,視差角不同。若兩物點(diǎn)和觀察者的距離不同,它們?cè)?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(duì)應(yīng)不同 的視差角。
本實(shí)用新型的積極性所在公開了一種模仿人眼觀察物體進(jìn)行視距判 斷的原理進(jìn)行模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角檢測(cè)的裝置,能夠進(jìn)行 大視場(chǎng)虛像顯示系統(tǒng)的視距和離散角的量化測(cè)量,檢測(cè)準(zhǔn)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。解決了模擬訓(xùn)練虛像顯 示系統(tǒng)檢測(cè)的問題,模仿人眼觀察物體進(jìn)行視距判斷的原理,能夠完成大 視場(chǎng)虛像顯示系統(tǒng)的視距和離散角的量化測(cè)量。
圖1為本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)原理1、半導(dǎo)體激光器;2、望遠(yuǎn)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(jī);
圖2為本實(shí)用新型檢測(cè)光路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示,由激光器l、光學(xué)組合機(jī)構(gòu)、A/D轉(zhuǎn)換8及數(shù)據(jù)處理單片 機(jī)9組成,光學(xué)組合機(jī)構(gòu)包括望遠(yuǎn)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(jī)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)軸線平行相距60mnT65mm設(shè) 置;其中,望遠(yuǎn)物鏡組2由凸、凹兩種透鏡組成,透鏡組半徑50隱,厚度 10mm;棱鏡組3由三塊棱鏡組成,總尺寸為50mmX30mmX50mm;分光鏡尺 寸為50mmX50ramX50mm;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30mm X20mm,有效尺寸為20mmX20腿,厚度10mm;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(jì)算結(jié)果裝配,望遠(yuǎn)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(cè)和指向激光線射向虛像顯示系統(tǒng)需要檢測(cè)的方位, 光學(xué)組合機(jī)構(gòu)的望遠(yuǎn)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(jìn)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(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸給單 片機(jī)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)視距和離散角檢測(cè)的裝置,其特征在于由激光器(1)、光學(xué)組合機(jī)構(gòu)、A/D轉(zhuǎn)換(8)及數(shù)據(jù)處理單片機(jī)(9)組成,光學(xué)組合機(jī)構(gòu)包括望遠(yuǎn)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(jī)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(cè)和指向激光線射向虛像顯示系統(tǒng)需要檢測(cè)的方位,光學(xué)組合機(jī)構(gòu)的望遠(yuǎn)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(jìn)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(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸給單片機(jī)(9)處理并顯示數(shù)據(jù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于光學(xué)組合機(jī)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。
專利摘要本實(shí)用新型一種模擬訓(xùn)練虛像顯示系統(tǒng)視距和離散角檢測(cè)的裝置,由激光器、光學(xué)組合機(jī)構(gòu)等裝置組成,光學(xué)組合機(jī)構(gòu)的望遠(yuǎn)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(cè)的方位,望遠(yuǎn)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(jìn)入二維硅光電位移傳感器、A/D轉(zhuǎn)換輸給單片機(jī)處理并顯示數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型能夠模仿人眼觀察物體進(jìn)行視距判斷的原理進(jìn)行大視場(chǎng)虛像顯示系統(tǒng)的視距和離散角的量化測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/26GK201359493SQ20092009298
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)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(guó), 宋慧營(yíng), 李曉強(qiáng), 林以軍 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍空軍航空大學(xué)