專利名稱：一種用于模擬訓練虛像顯示系統的視距及離散角的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型公開一種模擬訓練虛像顯示系統視距和離散角的檢測裝 置，是針對飛行模擬訓練虛像顯示系統需要按照人眼觀察物體方法進行顯 示系統視距和離散角檢測，屬于光學測試設備領域。
背景技術：
根據目前飛行模擬訓練視景虛像顯示設備研制的需要，要求發明一種 模仿人眼觀察物體進行視距判斷原理的虛像顯示系統測試裝置。這是因為 飛行模擬訓練虛像顯示設備不能采用常規的實體尺檢測，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視距和離散角檢測才能滿足飛行模擬訓練視景虛像 顯示的檢測需要。目前國內無該類型的產品。 發明內容
本實用新型公開一種模擬訓練虛像顯示系統視距和離散角檢測的裝 置，解決了虛像顯示系統檢測的問題，該設備體積小，使用方便，檢測準確。
本實用新型的具體解決方案如下
由激光器、光學組合機構、A/D轉換及數據處理單片機組成，光學組合 機構包括望遠物鏡組、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構形成整體，實際光學主軸連接成為一條直線，并與 半導體激光器軸線平行設置；激光器發射檢測和指向激光線射向虛像顯示系統需要檢測的方位，光學組合機構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；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A/D轉換 輸給單片機處理并顯示數據。
上述的光學組合機構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成。
半導體激光器發射的激光光束經過虛像顯示系統形成散射反射光線， 光學組合機構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，減小光程和體積，光線再經過分光 鏡分成二束光線。 一束光線通過目鏡組成像在觀察區；另一束光線進入二 維硅光電位移傳感器。二維光電位移傳感器是一種檢測光點位置的傳感器 芯片，當光點落入傳感器界面上時，形成與光學中心位置的偏移距離，引 起硅半導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；為了提高檢測精度，二維硅光電位移傳感器連接A/D轉換及單片機 及電源系統，將二維光電位移傳感器兩端電位變化通過計算轉變成數值在 數據顯示裝置上顯示出來，數值代表傳感器界面上光點與光學中心位置的 偏移距離，計算這個距離可以推算出該點的視距和離散角。在檢測過程中， 由于外界光線干擾造成的歧義點和顯示系統光路造成光點的畸變(如尖型 和橢圓型信號畸變)，需要刪除和修正，外界干擾造成的歧義點通過多個 光點信息的比較(如大小、強度)排除；尖型和橢圓型畸變通過數據比較排除尖型突起，橢圓型畸變通過計算二維的數據輪廓找到中心點解決。通 過棱鏡和目鏡實現目標照準和校驗。
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不同 的視差角。
本實用新型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練虛像顯示系統視距和離散角檢測的裝置，能夠進行 大視場虛像顯示系統的視距和離散角的量化測量，檢測準確。采用棱型鏡 組等結構，使設備體積小，使用方便，便于攜帶。解決了模擬訓練虛像顯 示系統檢測的問題，模仿人眼觀察物體進行視距判斷的原理，能夠完成大 視場虛像顯示系統的視距和離散角的量化測量。

圖1為本實用新型裝置結構原理1、半導體激光器；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；8——A/D轉換；9、單片機；
圖2為本實用新型檢測光路原理圖。
具體實施方式
如圖1所示，由激光器l、光學組合機構、A/D轉換8及數據處理單片 機9組成，光學組合機構包括望遠物鏡組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構形成整體，其光學主軸連接成為一條直線，并與半導體激光器(1)軸線平行相距60mnT65mm設 置；其中，望遠物鏡組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 照光路計算結果裝配，望遠物鏡透鏡組及目鏡組的像面位置可調，便于裝 置的調試。
激光器1發射檢測和指向激光線射向虛像顯示系統需要檢測的方位， 光學組合機構的望遠物鏡組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A/D轉換輸給單 片機9處理并顯示數據。
權利要求1、一種模擬訓練虛像顯示系統視距和離散角檢測的裝置，其特征在于由激光器(1)、光學組合機構、A/D轉換(8)及數據處理單片機(9)組成，光學組合機構包括望遠物鏡組(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構形成整體，其光學主軸連接成為一條直線，并與半導體激光器(1)軸線平行設置；激光器(1)發射檢測和指向激光線射向虛像顯示系統需要檢測的方位，光學組合機構的望遠物鏡組(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(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A/D轉換輸給單片機(9)處理并顯示數據。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于光學組合機構中的棱 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 構成。
專利摘要本實用新型一種模擬訓練虛像顯示系統視距和離散角檢測的裝置，由激光器、光學組合機構等裝置組成，光學組合機構的望遠物鏡組、棱鏡組、分光鏡、二維硅光電位移傳感器和目鏡組依次放置，并與半導體激光器軸線平行；激光器發射光線射向虛像顯示系統需要檢測的方位，望遠物鏡組接收其反射光線成像在像面上，經棱鏡組多次反射光線再經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；另一束光線進入二維硅光電位移傳感器、A/D轉換輸給單片機處理并顯示數據。本實用新型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的視距和離散角的量化測量。
文檔編號G01B11/26GK201359493SQ20092009298
公開日2009年12月9日 申請日期2009年2月11日 優先權日2009年2月11日
發明者倪政國, 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