CN101865763A - 航空机载平视显示器视差测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空机载平视显示器视差测量装置。现有技术无法克服人为因素对视差读数的影响，因此难以对视差进行客观且精度较高的测量，也就无法提高产品调校质量以及调校效率。本发明所提供的装置中的光电接收组件由分光棱镜、施密特棱镜、CCD接收物镜和CCD相机组成，分光棱镜同光轴地设置于目镜与分划板之间，CCD接收物镜和CCD相机依次位于分光棱镜的分光光轴上，施密特棱镜位于调焦物镜光轴的像方一侧。本发明可完全消除不同的人在观察视差时所产生的读数判定误差且消除了由于观察者不同而产生的视差读数判定误差，测量精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及光学设备技术领域，具体涉及一种可用于平视显示器的检测与装配过程中的高精度视差测量的设备，进一步涉及航空机载平视显示器视差测量装置。
背景技术
平视显示器是一种综合的光电显示装置，是航空机载指挥系统的重要组成部分之一，通常安装在座舱中央仪表板的上方，是飞行员和飞机之间交换信息的主要窗口。平视显示器把飞机的本机参数如高度、速度、姿态、航向以及起飞、导航、进场着陆等信息，经计算处理后，有选择的以可见符号的形式显示在阴极射线管的荧光屏上，经光学组件的透镜准直（聚焦在无穷远处）后，再由组合玻璃反射，使驾驶员观察到一组与外界真实背景重叠在一起的动态符号图像。平视显示器光学系统是采用准直原理工作的，对这种光学系统的使用要求是：图像源上同一光点给出的瞄准线方向必须完全相同，或者说图像源上同一光点给出的瞄准线束必须是平行线束。图像源上同一光点给出的瞄准线束的不平行性称为平视显示器的视差。瞄准线束的不平行性，可表现为会聚、发散或相错，当用双目同时观察这种带有视差的光点，接收不平行的瞄准线束时，眼球会由于需要紧张调节而感到不适，极易产生视觉疲劳。这是必须消除平视显示器视差的原因之一。机载驾驶员的头部位置会随飞机振动而有上下左右的变化，眼睛不可能严格固定于同一位置，这就要求在整个头部位置允许范围内同一平视显示器字符给出的瞄准线方向相同。若有视差，驾驶员头部处于不同位置将会瞄向不同方向，从而带来瞄准误差。这是必须消除平视显示器视差的原因之二。
要想消除平视显示器的视差，应首先找出其产生的根源，针对每种根源采取相应的对策，才能将平视显示器的视差控制在国军标要求的范围内。平视显示器视差产生的根源主要有以下三种：1）设计根源2）加工根源3）调校根源。
为了使调校达到要求，消除因调校造成的平视显示器视差，进行视差测量从而消除视差是必不可少的。
传统的视差测量方法主要有视度测量法和摆头法两种：
（1）视度测量法是直接用视度筒测量物像和分划像的视度差值，但是这种方法精度较低，提高测量精度可以采用半透镜视度筒测量，由于这种方法受各种形象标志（分划标志）的限制，而不能得到广泛应用；另外也可采用立体视差仪测量（实质上是一个特殊的体视测距机），由于立体视差仪只能发现被测系统有无视差，而不能读出视差量，所以为获得定量测量，必须在被测系统的物方放置一个可调焦的平行光管，利用平行光管补偿被测系统视差的方法是从平行光管上读取视差量，从设备上看，这种测量视差的方法显然是很复杂的，成本也高。
（2）摆头法是目前应用最广的一种方法，该方法是直接用人眼在出瞳平面内摆动，而获得物像与分划像之间最大的相对错动量。与视度测量法相比较，这种方法具有测量快捷、方便，且成本低等特点。但是这种方法精度低，在人眼摆头过程中发现视差，判定误差精度取决于观察者的眼睛是否在光学系统的出瞳平面处，以及眼睛做左右（或上下）精度判定的经验，因此不同的人观察视差，存在一定的读数判定误差。
综上所述，现有技术无法克服人为因素对视差读数的影响，因此难以对视差进行客观且精度较高的测量，也就无法提高产品调校质量以及调校效率。
发明内容
本发明专利提供一种航空机载平视显示器视差测量装置，以克服现有技术存在的人为因素对视差读数造成影响的问题。
为克服现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种航空机载平视显示器视差测量装置，包括动作调整机构，在动作调整机构上设置有目视观测组件，所述目视观测组件由调焦物镜和目镜组成，分划板位于调焦物镜像方焦平面上，其特殊之处在于：还包括光电接收组件，所述光电接收组件由分光棱镜、施密特棱镜、CCD接收物镜和CCD相机组成，分光棱镜同光轴地设置于目镜与分划板之间，CCD接收物镜和CCD相机依次位于分光棱镜的分光光轴上，施密特棱镜位于调焦物镜光轴的像方一侧。
本发明设计了两路接收系统，一路是传统目视观测系统，另一路是由接收物镜、CCD相机等组成的光电接收系统。与现有技术相比，本发明的优点是：
1、可完全消除不同的人在观察视差时所产生的读数判定误差：采用两路接收系统实现对平视显示器进行视差测量。目视测量系统可通过目镜直接观察平视显示器的视差是否在要求的公差范围内，利于产品的快速检验；光电测量系统结合CCD像机可对平视显示器的视差直接测量，并通过计算机和特定算法自动计算和显示测量结果，该路测量可以解决不同的人在观察视差时，所产生的读数判定误差，且操作简单、精度高、速度快、客观性好，具有很好的可重复性，对提高产品调校质量以及调校效率提供了可靠的技术手段。为了减小视差测量仪的体积，两路接收系统共用一个调焦物镜，其相对孔径为1/4，确保了目视测量系统中的目镜和光电测量系统中的CCD接收物镜及CCD接收到足够的视差能量信息，供人眼观察和光电系统准确判读及测量。在光学系统的光路中加入了一个施密特棱镜和一个分光棱镜，以便人眼在45度方向上观察及光电测量系统能同时接收到产品视差信息；光学系统前面装有滤光片，该滤光片既可以保护内部光学系统，防止灰尘进入，同时又仅使0.486μm～0.650μm波段范围的光束进入光学系统，其它波段的光束被抑制，减小了散射噪声，提高了系统的信噪比，为后续光信号处理提供了有效信息；另外，光学系统采用内调焦结构，既可实现254mm～∞的调焦范围，在该范围内，可对任何种类平视显示器的视差在识别精度下进行识别。因此本发明可以有效地解决不同的人在观察视差时，所产生的读数判定误差，可以提高产品调校质量以及调校效率。
2、精度高：本视差仪可对平视显示器光学系统视差或各类带有十字分划线的光学系统进行调整和测量，并可直接定量读出视差值，消除了由于观察者不同而产生的视差读数判定误差，整个系统的测量精度可以达到30"。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明工作原理图。
附图标记如下：
1-目镜，2-分光棱镜，3-分划板，4-施密特棱镜，5-调焦物镜，6-CCD接收物镜。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明进行详细地说明。
参见图1，一种航空机载平视显示器视差测量装置，包括目视观测组件，所述目视观测组件由调焦物镜5和目镜1组成，分划板3位于调焦物镜5像方焦平面上，其特殊之处在于：还包括光电接收组件，所述光电接收组件由分光棱镜2、施密特棱镜4、CCD接收物镜6和CCD相机组成，分光棱镜2同光轴地设置于目镜1与分划板3之间，CCD接收物镜6和CCD相机依次位于分光棱镜2的分光光轴上，施密特棱镜4位于调焦物镜5光轴的像方一侧。
所说的目视观测组件（目视光学系统）是典型的望远系统，由调焦物镜5和目镜1组成，分划板3位于调焦物镜5像方焦平面上，可以在目镜1出瞳平面内同时观测到视差仪和被测仪器的分划刻线像。调焦物镜5具有调焦机构，调焦量可从调焦手轮上读取。
所说的光电接收组件由CCD接收物镜、CCD以及计算机组成。CCD接收物镜接收分光棱镜反射，CCD接收成像，送给计算机储存和分析。
望远系统可以实现俯仰、水平旋转、水平移动、垂直移动等调节机构以及承载固定机构等常规功能。
参见图2，使用时：
1、在平视显示器的装调工位上，将被测平视显示器置于大视场平行光管和视差测量仪之间，调整大视场平行光管和视差测量仪，使三者在一定距离内的光轴保持一致。
2、调整目镜1视度，使观测者在最佳状态下清晰分辨视差仪的分划刻线。视差仪的目视观测组件与光电接收组件是同步的，调整视差仪物镜上的内调焦手轮，通过视差仪目镜或计算机显示器观察，当大视场平行光管上的分划刻线清晰成像在视差仪的分划板3上，此时调焦手轮上的读数值即为检测系统的标准数值；进一步调整内调焦手轮，直至在最佳状态下看清平视显示器中的分划像，手轮相对标准数值所转过的刻度值即为调焦量。
3、将离焦量输入计算机，可计算出视差角。通过对视差角和离焦量的分析，调整平视显示器分划面的轴向位置，完成视差的调校。之后，对残留视差进行最终测试获取数据，以此来判读被测平视显示器的视差是否满足设计要求。
Claims (1)
1.一种航空机载平视显示器视差测量装置，包括动作调整机构，在动作调整机构上设置有目视观测组件，所述目视观测组件由调焦物镜（5）和目镜（1）组成，分划板（3）位于调焦物镜（5）像方焦平面上，其特征于：还包括光电接收组件，所述光电接收组件由分光棱镜（2）、施密特棱镜（4）、CCD接收物镜（6）和CCD相机组成，分光棱镜(2)同光轴地设置于目镜(1)与分划板(3)之间，CCD接收物镜(6)和CCD相机依次位于分光棱镜(2)的分光光轴上，施密特棱镜(4)位于调焦物镜(5)光轴的像方一侧。
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