一種大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模擬器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于光學測試技術領域，尤其涉及一種大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模擬器系統(tǒng)，包括物鏡組件、分劃板組件、照明組件、測微頭和機械支撐結構，還包括像質補償鏡，該系統(tǒng)通過在物鏡組件的焦平面前增加像質補償鏡，實現(xiàn)了0.5m至無窮遠景物目標的模擬功能，解決了傳統(tǒng)景物模擬只能模擬100倍焦距至無窮遠物距景物模擬的缺點，并且本實用新型具較大視場，填補了國內外在大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模擬系統(tǒng)的空白，本實用新型可以模擬0.5m至無窮遠距離的景物目標，其物鏡模擬精度可以達到1％。
【專利說明】
-種大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模擬器系統(tǒng)
技術領域
[0001] 本實用新型屬于光學測試技術領域，尤其設及一種大視場超大動態(tài)范圍物距的景 物模擬器系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 景物模擬器是一種在地面上模擬測試目標，W便對被測相機的識別算法、成像質 量進行功能和性能測試的檢測設備。目前，國內外通用的無窮遠景物模擬器為平行光管，通 過在光學系統(tǒng)焦平面上安裝靜態(tài)分劃板或者動態(tài)目標模擬器模擬無窮遠目標，對被測相機 進行成像質量測試與評價;而對于有限遠目標的模擬，方法有兩種，第一種是通過對平行光 管焦面上安裝的目標板進行離焦，來模擬有限遠的景物目標，第二種是定制有限遠的景物 模擬器。
[0003] 對于測試設備而言，首先必須保證的是其性能指標應高于被測相機的技術一個量 級，其次是其應具有高的性價比和較強的通用性，而上述兩種有限遠景物模擬器均存在一 定的缺陷：第一種景物模擬器可W模擬器無窮遠目標至有限遠目標，其實現(xiàn)原理是通過對 焦面上安裝的分劃板進行一定量的離焦來實現(xiàn)，但由于光學系統(tǒng)光學特性(景深)本身的限 審IJ，為了保證其模擬的景物具有很高的像質保證測試精度，其模擬的物距一般不能小于100 倍的焦距，所W，對于一個Im焦距的平行光管而言，其模擬的最近距離景物目標為100m，且 其模擬景物的視場很小，一般為"分"級;而對于上述提到的第二種景物模擬器，為定制景物 模擬器，運種景物模擬器可W根據(jù)被測相機觀測距離進行定制，可W模擬超近距離目標，但 是運種景物模擬器同樣受到光學特性(景深）的限制，只能模擬一定距離范圍內的景物，如 3m~5m等，不能實現(xiàn)大動態(tài)范圍景物目標的模擬，只能使用與特定的相機，不具備通用性， 性價比較低。

【發(fā)明內容】

[0004] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模 擬器系統(tǒng)，達到提供一種大視場，可模擬超近距離至無窮遠距離，且在模擬各種不物距景物 目標時，成像質量達到衍射極限的目的。
[0005] 本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是：
[0006] -種大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模擬器系統(tǒng)，包括物鏡組件、分劃板組件、照 明組件、測微頭和機械支撐結構，其特殊之處在于:還包括像質補償鏡;物鏡組件、像質補償 鏡、分劃板組件、照明組件設置在機械支撐結構內部;像質補償鏡設置在物鏡組件的焦平面 前;分劃板組件設置在物鏡組件的焦平面上；照明組件設置在分劃板組件的正后方;測微頭 設置在系統(tǒng)的機械支撐結構外壁上，用來調整分劃板組件及像質補償鏡與物鏡組件的間 距，像質補償鏡和分劃板組件的相對位置不變。
[0007] 照明組件為一個均勻面光源。
[000引本實用新型實現(xiàn)超大動態(tài)范圍物鏡景物模擬的原理如下：
[0009] 由于光學系統(tǒng)受到光學像差的影響，當設計的光學系統(tǒng)最佳成像物距為無窮遠 時，當通過簡單的焦面組件離焦實現(xiàn)不同距離景物模擬時，由于光學系統(tǒng)像差的存在，導致 焦面組件在離焦過程中，光學系統(tǒng)的像差會隨著離焦量的增大而增大，一般情況下，對于最 佳成像距離為無窮遠的光學系統(tǒng)，當模擬有限遠景物目標是時，作為測試設備，可W接受的 像差限制景物模擬系統(tǒng)的最近模擬景物目標距離為100倍的焦距長度，因此，對于一個焦距 為Im的景物模擬器，可W模擬100m至無窮遠的景物目標，而對于lOOmW內的景物目標，由于 其離焦量過大，光學系統(tǒng)像差已經超過了作為測試設備所允許的范圍。為了解決此問題，本 實用新型通過在分劃板組件前，增加一塊像質補償鏡，像質補償鏡和分劃板組件作為一個 整體，當模擬不同距離景物目標時，像質補償鏡和分劃板組件在系統(tǒng)模擬不同物距景物目 標時是相對靜止的，通過像質補償鏡產生的像差補償物鏡組件產生的像差，從而使整個系 統(tǒng)實現(xiàn)從0.5m至無窮遠距離景物目標的模擬，且本實用新型提出的光學結構在模擬0.5m至 無窮遠景物目標時，各個位置的成像質量均能達到衍射極限。
[0010] 根據(jù)幾何光學高斯公式，可W得出系統(tǒng)模擬不同距離1景物目標時，景物模擬器焦 面組件的離焦量X為：
[0011] 式中：X為景物模擬器焦面組件的離焦，單位:mm;
[001^ f為景物模擬的焦距，單化mm;
[0013] 1為景物模擬器需要模擬的景物距離，單位:mm。
[0014] 本實用新型的有益效果是：該系統(tǒng)通過在物鏡組件的焦平面前增加像質補償鏡， 實現(xiàn)了0.5m至無窮遠景物目標的模擬功能，解決了傳統(tǒng)景物模擬只能模擬100倍焦距至無 窮遠物距景物模擬的缺點，并且本實用新型具較大視場，填補了國內外在大視場超大動態(tài) 范圍物距的景物模擬系統(tǒng)的空白，本實用新型可W模擬0.5m至無窮遠距離的景物目標，其 物鏡模擬精度可W達到1 %。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型光路圖；
[0016] 圖2是本實用新型結構設計圖；
[0017] 圖3是本實用新型在模擬0.5m、5m、50m和無窮遠距離景物目標時的傳遞函數(shù)曲線 圖；
[001引其中：1-物鏡組件；2-像質補償鏡；3-分劃板組件;4-照明組件；5-測微頭;6-機械 支撐結構。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0020] 如圖2所示，本實用新型提供一種大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模擬器系統(tǒng)，包 括物鏡組件1、分劃板組件3、照明組件4、測微頭5和機械支撐結構6,還包括像質補償鏡2;物 鏡組件1、像質補償鏡2、分劃板組件3、照明組件4設置在機械支撐結構6內部;像質補償鏡2 設置在物鏡組件1的焦平面前;分劃板組件3設置在物鏡組件1的焦平面上；照明組件4設置 在分劃板組件3的正后方;測微頭5設置在系統(tǒng)的機械支撐結構6外壁上；照明組件4為一個 均勻面光源。
[0021] 如圖1所示，本實用新型的工作原理是:通過安裝在機械支撐結構6上的照明組件4 照亮分劃板組件3,分劃板組件3上刻有特定的景物圖像。從分劃板組件3上輸出的光束首先 經過像質補償鏡2后再經過物鏡組件1出射，物鏡組件1將分劃板組件3成像到無窮遠位置， 像質補償鏡2的作用是補償物鏡組件1在模擬不同物距景物目標時產生的剩余像差;測微頭 5安裝在系統(tǒng)外側的機械結構上，測微頭5是用來調整分劃板組件3及像質補償鏡2與物鏡組 件1的間距，從而實現(xiàn)不同物距景物目標的模擬功能。上述系統(tǒng)中像質補償鏡2和分劃板組 件3的位置是相對固定的，在進行不同距離景物模擬時，像質補償鏡2和分劃板組件3的相對 位置不變。
[0022] 由圖3可W清晰看出，本實用新型所提供的景物模擬器在模擬0.5m至無窮遠目標 時，其調制傳遞函數(shù)(MTF)均接近衍射極限，即可證明本實用新型的系統(tǒng)在0.5m至無窮遠景 物目標模擬時均具有良好的成像質量。
【主權項】
1. 一種大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模擬器系統(tǒng)，包括物鏡組件、分劃板組件、照明 組件、測微頭和機械支撐結構，其特征在于:還包括像質補償鏡； 所述物鏡組件、像質補償鏡、分劃板組件、照明組件設置在機械支撐結構內部;所述像 質補償鏡設置在物鏡組件的焦平面前;所述分劃板組件設置在物鏡組件的焦平面上;所述 照明組件設置在分劃板組件的正后方;所述測微頭設置在系統(tǒng)的機械支撐結構外壁上，用 來調整分劃板組件及像質補償鏡與物鏡組件的間距，像質補償鏡和分劃板組件的相對位置 不變。2. 根據(jù)權利要求1所述的一種大視場超大動態(tài)范圍物距的景物模擬器系統(tǒng)，其特征在 于:所述照明組件為一個均勻面光源。
【文檔編號】G01M11/00GK205483492SQ201620117754
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】劉峰, 趙建科, 徐亮, 周艷, 劉鍇, 張潔, 許丹
【申請人】中國科學院西安光學精密機械研究所