专利名称：一种用于模拟训练虚像显示系统的视距及离散角的检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型公开一种模拟训练虚像显示系统视距和离散角的检测装 置，是针对飞行模拟训练虚像显示系统需要按照人眼观察物体方法进行显 示系统视距和离散角检测，属于光学测试设备领域。
背景技术：
根据目前飞行模拟训练视景虚像显示设备研制的需要，要求发明一种 模仿人眼观察物体进行视距判断原理的虚像显示系统测试装置。这是因为 飞行模拟训练虚像显示设备不能采用常规的实体尺检测，激光测距也无法 完成虚像距离检测，由于采用小光束离轴成像方式，必须按照人眼观察图 像的方式进行显示系统视距和离散角检测才能满足飞行模拟训练视景虚像 显示的检测需要。目前国内无该类型的产品。 发明内容
本实用新型公开一种模拟训练虚像显示系统视距和离散角检测的装 置，解决了虚像显示系统检测的问题，该设备体积小，使用方便，检测准确。
本实用新型的具体解决方案如下
由激光器、光学组合机构、A/D转换及数据处理单片机组成，光学组合 机构包括望远物镜组、棱镜组、分光镜、二维硅光电位移传感器和目镜组 依次放置并由机械结构形成整体，实际光学主轴连接成为一条直线，并与 半导体激光器轴线平行设置；激光器发射检测和指向激光线射向虚像显示系统需要检测的方位，光学组合机构的望远物镜组接收激光器的反射光线， 将该反射光线成像在像面上，通过棱镜组的多次反射后，光线再经过分光
镜分成二束光线； 一束光线通过目镜组成像在观察区；另一束光线进入二 维硅光电位移传感器，二维硅光电位移传感器将电位变化信号经A/D转换 输给单片机处理并显示数据。
上述的光学组合机构中的棱镜组由两块一次反射直角棱镜和一块多次 反射棱镜组合而成；分光镜由一块半透半反析光的直角棱镜与同尺寸的另 一块直角棱镜胶合构成。
半导体激光器发射的激光光束经过虚像显示系统形成散射反射光线， 光学组合机构的望远物镜组接收激光射线的反射光线，将该反射光线成像 在像面上，通过棱镜组的多次反射后，减小光程和体积，光线再经过分光 镜分成二束光线。 一束光线通过目镜组成像在观察区；另一束光线进入二 维硅光电位移传感器。二维光电位移传感器是一种检测光点位置的传感器 芯片，当光点落入传感器界面上时，形成与光学中心位置的偏移距离，引 起硅半导体空穴迁移速度的变化，造成两端电位变化，而完成光点位移置 检测；为了提高检测精度，二维硅光电位移传感器连接A/D转换及单片机 及电源系统，将二维光电位移传感器两端电位变化通过计算转变成数值在 数据显示装置上显示出来，数值代表传感器界面上光点与光学中心位置的 偏移距离，计算这个距离可以推算出该点的视距和离散角。在检测过程中， 由于外界光线干扰造成的歧义点和显示系统光路造成光点的畸变(如尖型 和椭圆型信号畸变)，需要删除和修正，外界干扰造成的歧义点通过多个 光点信息的比较(如大小、强度)排除；尖型和椭圆型畸变通过数据比较排除尖型突起，椭圆型畸变通过计算二维的数据轮廓找到中心点解决。通 过棱镜和目镜实现目标照准和校验。
人眼观察物体进行视距判断的原理当双目观察物点A时，两眼的视 轴对准物点A，两视轴之间的夹角称为视差角，两眼节点的连线称为视觉基 线。物体远近不同，视差角不同。若两物点和观察者的距离不同，它们在 两眼中所形成的像与黄斑中心有不同的距离，即不同距离的物体对应不同 的视差角。
本实用新型的积极性所在公开了一种模仿人眼观察物体进行视距判 断的原理进行模拟训练虚像显示系统视距和离散角检测的装置，能够进行 大视场虚像显示系统的视距和离散角的量化测量，检测准确。采用棱型镜 组等结构，使设备体积小，使用方便，便于携带。解决了模拟训练虚像显 示系统检测的问题，模仿人眼观察物体进行视距判断的原理，能够完成大 视场虚像显示系统的视距和离散角的量化测量。

图1为本实用新型装置结构原理1、半导体激光器；2、望远物镜组；3、棱镜组；4、分光镜；5、 二维 硅光电位移传感器；6、目镜组；7、观察区；8——A/D转换；9、单片机；
图2为本实用新型检测光路原理图。
具体实施方式
如图1所示，由激光器l、光学组合机构、A/D转换8及数据处理单片 机9组成，光学组合机构包括望远物镜组2、棱镜组3、分光镜4、 二维硅 光电位移传感器5和目镜组6依次放置并由机械结构形成整体，其光学主轴连接成为一条直线，并与半导体激光器(1)轴线平行相距60mnT65mm设 置；其中，望远物镜组2由凸、凹两种透镜组成，透镜组半径50隱，厚度 10mm;棱镜组3由三块棱镜组成，总尺寸为50mmX30mmX50mm;分光镜尺 寸为50mmX50ramX50mm;分光镜4由一块半透半反析光的直角棱镜与同尺 寸的另一块直角棱镜胶合构成，二维硅光电位移传感器5外观尺寸为30mm X20mm，有效尺寸为20mmX20腿，厚度10mm;目镜组6由两组透镜组组成， 分为凸、凹两种透镜，透镜组半径25mm，厚度20mm。总体尺寸在装置中按 照光路计算结果装配，望远物镜透镜组及目镜组的像面位置可调，便于装 置的调试。
激光器1发射检测和指向激光线射向虚像显示系统需要检测的方位， 光学组合机构的望远物镜组2接收激光器1的反射光线，将该反射光线成 像在像面上，通过棱镜组3的多次反射后，光线再经过分光镜4分成二束 光线； 一束光线通过目镜组6成像在观察区7;另一束光线进入二维硅光电 位移传感器5， 二维硅光电位移传感器5将电位变化信号经A/D转换输给单 片机9处理并显示数据。
权利要求1、一种模拟训练虚像显示系统视距和离散角检测的装置，其特征在于由激光器(1)、光学组合机构、A/D转换(8)及数据处理单片机(9)组成，光学组合机构包括望远物镜组(2)、棱镜组(3)、分光镜(4)、二维硅光电位移传感器(5)和目镜组(6)依次放置并由机械结构形成整体，其光学主轴连接成为一条直线，并与半导体激光器(1)轴线平行设置；激光器(1)发射检测和指向激光线射向虚像显示系统需要检测的方位，光学组合机构的望远物镜组(2)接收激光器(1)的反射光线，将该反射光线成像在像面上，通过棱镜组(3)的多次反射后，光线再经过分光镜(4)分成二束光线；一束光线通过目镜组(6)成像在观察区(7)；另一束光线进入二维硅光电位移传感器(5)，二维硅光电位移传感器(5)将电位变化信号经A/D转换输给单片机(9)处理并显示数据。
2、 根据权利要求1所述的装置，其特征在于光学组合机构中的棱 镜组(3)由两块一次反射直角棱镜和一块多次反射棱镜组合而成；分光 镜(4)由一块半透半反析光的直角棱镜与同尺寸的另一块直角棱镜胶合 构成。
专利摘要本实用新型一种模拟训练虚像显示系统视距和离散角检测的装置，由激光器、光学组合机构等装置组成，光学组合机构的望远物镜组、棱镜组、分光镜、二维硅光电位移传感器和目镜组依次放置，并与半导体激光器轴线平行；激光器发射光线射向虚像显示系统需要检测的方位，望远物镜组接收其反射光线成像在像面上，经棱镜组多次反射光线再经过分光镜分成二束光线；一束光线通过目镜组成像在观察区；另一束光线进入二维硅光电位移传感器、A/D转换输给单片机处理并显示数据。本实用新型能够模仿人眼观察物体进行视距判断的原理进行大视场虚像显示系统的视距和离散角的量化测量。
文档编号G01B11/26GK201359493SQ20092009298
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者倪政国, 宋慧营, 李晓强, 林以军 申请人:中国人民解放军空军航空大学