CN111473959A - 一种用于模拟目标与背景的小型化成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于模拟目标与背景的小型化成像系统，包括：模拟目标发生模块、模拟背景发生模块、准直光学单元和探测器；其中，模拟目标发生模块和模拟背景发生模块分别包含对应光源、亮度调节模块、对应靶标和合束棱镜；两个光源发出的自然光分别依次经过亮度调节模块、对应靶标后形成目标光束和背景光束，目标光束和背景光束经过合束棱镜合并成混合光束进入准直光学单元，准直光学单元将混合光束进行光学处理后投射于探测器上形成无限远目标源。本发明采用双复眼透镜作为匀光部件；装置体积小、质量轻，且改变成像测试地点不会影响测试结果，测试结果准确率高。
Description
技术领域
本发明涉及光电侦查装备技术领域，具体涉及一种用于模拟目标与背景的小型化成像系统。
背景技术
光电侦查装备中主要成像系统是电视成像系统，其重要的性能指标之一是对目标的捕获能力，因此如何提高电视成像系统对目标的捕获能力就成为光电成像系统研制过程中的一个关键环节。
在实验室研究阶段，往往需要通过一套成像系统来模拟目标与背景的靶标图案，以测试成像系统对目标的捕获能力，而现有的成像系统在捕获目标的过程中，大多采用积分球方案，积分球方案在不同的测试环境下，需要对其进行重新安装、调试等工作，因此可能会产生在不同地方的测试结果偏差。此外积分球体积较大，导致整个系统体积庞大，不利于最终产品化。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种用于模拟目标与背景的小型化成像系统，采用双复眼透镜作为匀光部件，通过改变目标及背景的亮度产生不同对比度的靶标测试图案；装置体积小、质量轻，且改变成像测试地点不会影响测试结果，测试结果准确率高。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种用于模拟目标与背景的小型化成像系统，包括：模拟目标发生模块、模拟背景发生模块、准直光学单元和探测器；其中，所述模拟目标发生模块和模拟背景发生模块分别包含对应光源、亮度调节模块、对应靶标和合束棱镜；两个光源发出的自然光分别依次经过亮度调节模块、对应靶标后形成目标光束和背景光束，所述目标光束和背景光束经过合束棱镜合并成混合光束进入准直光学单元，准直光学单元将混合光束进行光学处理后投射于探测器上形成无限远目标源；
所述亮度调节模块包含两个衰减片、两个复眼透镜和亮度测控单元；所述亮度测控单元的两个信号输入端分别与两个复眼透镜的信号输出端电连接，所述亮度测控单元的两个信号输出端分别与两个衰减片的控制端电连接；
每个光源对应一个衰减片、一个复眼透镜、一个靶标，与一个光源对应的一组衰减片、复眼透镜、靶标和合束棱镜分别沿该光源发出的自然光的光轴依次排列固定于一个壳体内。
本发明技术方案的特点和进一步的改进在于：
进一步地，对于一个光源而言，所述复眼透镜、靶标之间的距离与所述复眼透镜距离衰减片与靶标连线中点的距离之比为8/3。
进一步地，所述亮度测控单元包含两个亮度计和控制器，每个亮度计对应一个复眼透镜，用于采集复眼透镜内的亮度值，并将亮度值传给控制器，控制器根据接收的亮度值调整对应衰减片的光通量。
进一步地，所述光源为宽光谱光源。
进一步地，所述准直光学单元包含主镜和次镜，其用于将输入混合光束转变成平行光束输出。
进一步地，两个靶标相对于合束棱镜共轭设置。
更进一步地，所述靶标为四杆靶。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用双复眼透镜作为匀光部件，通过改变目标及背景的亮度产生不同对比度的靶标测试图案；装置体积小、质量轻，且改变成像测试地点不会影响测试结果，测试结果准确率高；其主要用于实验室中模拟目标与背景的靶标图案。采用本发明系统能够大大减小整个电视成像系统的体积，以便进行轻量化设计。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明实施例的一种用于模拟目标与背景的小型化成像系统的原理图；
以上图中，1光源；2亮度调节模块；21衰减片；22复眼透镜；23亮度测控单元；3靶标；4合束棱镜；5准直光学单元；51主镜；52次镜；6探测器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。
参考图1，本发明提供一种用于模拟目标与背景的小型化成像系统，包括：模拟目标发生模块、模拟背景发生模块、准直光学单元5和探测器6；其中，所述模拟目标发生模块和模拟背景发生模块分别包含对应光源1、亮度调节模块2、对应靶标3和合束棱镜4；两个光源1发出的自然光分别依次经过亮度调节模块2、对应靶标3后形成目标光束和背景光束，所述目标光束和背景光束经过合束棱镜4合并成混合光束进入准直光学单元5，准直光学单元5将混合光束进行光学处理后投射于探测器6上形成无限远目标源；
所述亮度调节模块2包含两个衰减片21、两个复眼透镜22和亮度测控单元23；所述亮度测控单元23的两个信号输入端分别与两个复眼透镜22的信号输出端电连接，所述亮度测控单元23的两个信号输出端分别与两个衰减片21的控制端电连接；每个光源1对应一个衰减片21、一个复眼透镜22、一个靶标3，与一个光源1对应的一组衰减片21、复眼透镜22、靶标3和合束棱镜4分别沿该光源1发出的自然光的光轴依次排列固定于一个壳体内。
以上实施例中，模拟目标发生模块用于产生目标靶标3光束，模拟背景发生模块用于产生背景靶标3光束，准直光学单元5用于将输入混合光束进行光学设计，形成无限远目标源，探测器6用于目标源成像和测试成像质量。模拟目标发生模块和模拟背景发生模块分别由一个光源1、亮度调节模块2、一个靶标3和合束棱镜4组成，两个光源1即卤素灯发出的自然光分别依次经过亮度调节模块2、目标靶标3或背景靶标3后形成目标光束和背景光束，目标光束和背景光束经过合束棱镜4合并成混合光束进入准直光学单元5，准直光学单元5将混合光束进行光学处理后投射于探测器6上形成无限远目标源。
亮度调节模块2由两个衰减片21、两个复眼透镜22和亮度测控单元23组成；复眼透镜22主要起匀光作用，复眼透镜22的亮度控制采用闭环控制，通过亮度测控单元23内的亮度计，实现复眼透镜22内亮度的实时监控，并将亮度值传递给亮度测控单元23内的控制器，作为闭环控制的反馈信息；同时将反馈信息与设定亮度值进行比较，产生控制命令去控制衰减片21，改变其光通量，实现模拟目标发生模块或模拟背景发生模块的亮度变化。每个光源1对应一个衰减片21、一个复眼透镜22、一个靶标3，与一个光源1对应的一组衰减片21、复眼透镜22、靶标3和合束棱镜4分别沿该光源1发出的自然光的光轴依次排列设置于一个壳体内。本发明中的光源1、衰减片21、复眼透镜22、靶标3、合束棱镜4等部件安装于一个壳体内；当需要在不同地方进行测试时，只需要将整个壳体移动即可，不需要再进行安装和调试，非常方便，同时避免了不同地点的测量偏差，提高测量准确度。
参考图1，根据本发明的一个实施例，对于一个光源1而言，所述复眼透镜22、靶标3之间的距离与所述复眼透镜22距离衰减片21与靶标3连线中点的距离之比为8/3。
示例性地，复眼透镜22与靶标3之间的距离为8mm，设衰减片21与靶标3连线的中点为A点，则复眼透镜22与A点之间的距离为3mm，这样设置使目标靶标3与背景靶标3紧挨着复眼透镜22出光口，使复眼透镜22具有良好的匀光效果，保证最终成像效果。
参考图1，根据本发明的一个实施例，所述亮度测控单元23包含两个亮度计和控制器，每个亮度计对应一个复眼透镜22，用于采集复眼透镜22内的亮度值，并将亮度值传给控制器，控制器根据接收的亮度值调整对应衰减片21的光通量，以此来调节背景与目标的亮度，进而调节最终靶标3测试图像中背景与目标的对比度，得到不同亮度产生的直观图案，能够反映靶标3测试图案的分辨细节，提高测试准确度。
参考图1，根据本发明的一个实施例，所述准直光学单元5包含主镜51和次镜52，其用于将输入混合光束转变成平行光束输出；使目标靶标3和背景靶标3通过准直光学单元5后形成无限远目标源，从而为电视成像系统提供模拟的目标与背景测试图。
参考图1，根据本发明的一个实施例，两个靶标3相对于合束棱镜4共轭设置。
参考图1，根据本发明的一个实施例，所述靶标3为四杆靶。
以上实施例中，背景靶标3和目标靶标3分别为四杆靶，四杆靶具有直观的周期性条形图案，制作简单并且能够直观地反映分辨细节，测试时通过电视成像系统对某一空间频率下的不同对比度的四杆靶进行分辨和识别，从而来模拟目标背景图案。
本发明采用双复眼透镜22结构组成目标源生成器，使整个系统的体积和质量大大减小，便于携带；即使将装置搬运到其他测试地点测试，也不需要重新调试光路，直接就可以使用，真正达到小型化，便携携带的目的。同时避免了重复测试带来的测量误差，提高测量准确度。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种用于模拟目标与背景的小型化成像系统，其特征在于，包括：模拟目标发生模块、模拟背景发生模块、准直光学单元和探测器；其中，所述模拟目标发生模块和模拟背景发生模块分别包含对应光源、亮度调节模块、对应靶标和合束棱镜；两个光源发出的自然光分别依次经过亮度调节模块、对应靶标后形成目标光束和背景光束，所述目标光束和背景光束经过合束棱镜合并成混合光束进入准直光学单元，准直光学单元将混合光束进行光学处理后投射于探测器上形成无限远目标源；
所述亮度调节模块包含两个衰减片、两个复眼透镜和亮度测控单元；所述亮度测控单元的两个信号输入端分别与两个复眼透镜的信号输出端电连接，所述亮度测控单元的两个信号输出端分别与两个衰减片的控制端电连接；
每个光源对应一个衰减片、一个复眼透镜、一个靶标，与一个光源对应的一组衰减片、复眼透镜、靶标和合束棱镜分别沿该光源发出的自然光的光轴依次排列固定于一个壳体内。
2.根据权利要求1所述的用于模拟目标与背景的小型化成像系统，其特征在于，对于一个光源而言，所述复眼透镜、靶标之间的距离与所述复眼透镜距离衰减片与靶标连线中点的距离之比为8/3。
3.根据权利要求1所述的用于模拟目标与背景的小型化成像系统，其特征在于，所述亮度测控单元包含两个亮度计和控制器，每个亮度计对应一个复眼透镜，用于采集复眼透镜内的亮度值，并将亮度值传给控制器，控制器根据接收的亮度值调整对应衰减片的光通量。
4.根据权利要求1所述的用于模拟目标与背景的小型化成像系统，其特征在于，所述光源为宽光谱光源。
5.根据权利要求1所述的用于模拟目标与背景的小型化成像系统，其特征在于，所述准直光学单元包含主镜和次镜，其用于将输入混合光束转变成平行光束输出。
6.根据权利要求1所述的用于模拟目标与背景的小型化成像系统，其特征在于，两个靶标相对于合束棱镜共轭设置。
7.根据权利要求6所述的用于模拟目标与背景的小型化成像系统，其特征在于，所述靶标为四杆靶。
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