0上的光斑大小，小孔孔徑越小，光斑越小。
[0023]點光源光束送至第一分光鏡5，點光源光束(光軸方向)與第一分光鏡5的入射面呈45°角入射，入射點盡可能得靠近分光鏡的分光面(對角面)，使得第一分光鏡5將透過分劃板4上的小孔的光束分為可分開的上下平行的兩路光束。
[0024]第二分光鏡7將第一路光束(上)，分光為透射光束和反射光束，反射光束舍棄，透射光束經(jīng)過第二透鏡9轉(zhuǎn)換為平行光束，即為信號光束，信號光束為平行光束，使得待測物體11的探測距離不受限制。平行光束照射到待測物體11，用第二反射鏡代替，待測物體11可轉(zhuǎn)動，平行光束經(jīng)待測物體11反射后再次通過第二透鏡9轉(zhuǎn)換成匯聚光束，照射到第二分光鏡7 ;第二分光鏡7將經(jīng)過第二透鏡9的匯聚光束分光成透射光束和反射光束，透射光束放棄，取反射光束照射到面陣CCD 10 ;第二透鏡9和分劃板4、面陣CCD 10的位置關(guān)系需要保證分劃板4和面陣CCD 10均位于第二透鏡9的焦平面上；
[0025]第一透鏡6將經(jīng)過第一分光鏡5的第二路光束(下)匯聚后，經(jīng)過第一反射鏡8反射至面陣CXD 10 ;第一透鏡6與分劃板4、面陣CXD 10的位置關(guān)系需要保證分劃板4位于第一透鏡6的二倍焦平面上，面陣CXD 10位于第一透鏡6的二倍焦平面附近；
[0026]面陣CCD 10為掃描式傳感器，在圖像采集系統(tǒng)發(fā)出的同步時序信號的控制下，將同一時刻的分別由第二透鏡9經(jīng)過第二分光鏡7反射的光束和第一透鏡6經(jīng)過第一反射鏡8反射的光束經(jīng)光電轉(zhuǎn)換為一路電信號輸出，該路電信號包括面陣CCD獲得的兩路光束的圖像，兩路光束的圖像不能重合；
[0027]數(shù)據(jù)處理模塊，將面陣CCDlO輸出的電信號進行采集，保存后，將面陣CCD獲得的兩路光束的圖像進行強度關(guān)聯(lián)運算:在面陣CCD中的參考光束圖像上任取一位置坐標(biāo)與面陣CCD中的信號光束同一時刻得到的圖像進行關(guān)聯(lián)成像，最終得到待測物體11上光斑的像和光斑的像上一個亮點，該亮點是由CCD獲得的兩路光束的圖像經(jīng)關(guān)聯(lián)運算得到的關(guān)聯(lián)點，隨待測物體11的轉(zhuǎn)動而移動，再運用尋峰算法可以進一步確定亮點的坐標(biāo)，直接讀取亮點坐標(biāo)，運用尋峰算法后可將坐標(biāo)精度提升3到4個數(shù)量級，通過觀測亮點坐標(biāo)橫向和縱向的位移，計算得到待測物體在兩維的角度變化，輸出結(jié)果。
[0028]在此，需要說明的是，本說明書中未詳細描述的內(nèi)容，是本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本說明書中的描述以及現(xiàn)有技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的，因此，不做贅述。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，可以對本發(fā)明做出若干的修改和替換，所有這些修改和替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種單CCD的強度關(guān)聯(lián)自準(zhǔn)直儀，其特征在于包括:光學(xué)系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理模塊；光學(xué)系統(tǒng)包括激光器(1)、電機(2)、磨砂玻璃(3)、分劃板(4)、第一分光鏡(5)、第一透鏡(6)、第二分光鏡(7)、第一反射鏡(8)、第二透鏡(9);圖像米集系統(tǒng)包括面陣CCD(1)； 激光器(I)發(fā)射單縱模連續(xù)激光，磨砂玻璃(3)在電機(2)驅(qū)動下勻速旋轉(zhuǎn)，將激光器(I)發(fā)射的單縱模連續(xù)激光調(diào)制成贗熱光，送至分劃板(4);分劃板(4)上開設(shè)小孔并固定于磨砂玻璃(3)之后，將經(jīng)過磨砂玻璃(3)的贗熱光透過分劃板(4)上的小孔的光束作為光源，即近似的點光源，送至第一分光鏡(5);第一分光鏡(5)將透過分劃板(4)上的小孔的光束分為平行的兩路光束，且透過分劃板(4)上的小孔的光束與第一分光鏡(5)分出的平行的兩路光束平行，第一分光鏡(5)分出的平行的兩路光束的第一路光束送至第二分光鏡(7)，第一分光鏡(5)分出的平行的兩路光束的第二路光束送至第一透鏡(6)； 第二分光鏡(7)將第一分光鏡(5)分出的平行的兩路光束的第一路光束，分光為透射光束和反射光束，反射光束舍棄，第一分光鏡(5)分出的平行的兩路光束的第一路光束分光得到的透射光束經(jīng)過第二透鏡(9)轉(zhuǎn)換為平行光束后，照射到待測物體(11)，待測物體(II)能夠用第二反射鏡代替，照射到待測物體(11)的平行光束經(jīng)待測物體(11)反射后再次通過第二透鏡(9)轉(zhuǎn)換成匯聚光束，照射到第二分光鏡(7);第二分光鏡(7)將經(jīng)過第二透鏡(9)的匯聚光束分光成透射光束和反射光束，透射光束放棄，取經(jīng)過第二透鏡(9)的匯聚光束分光得到的反射光束，垂直照射到面陣CXD (10); 第一透鏡(6)將經(jīng)過第一分光鏡(5)分光得到的第二路光束匯聚后，經(jīng)過第一反射鏡(8)反射后垂直入射至面陣CXD (10); 面陣CCD(1)為掃描式傳感器，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出的同步時序信號的控制下，將同一時刻的分別由第二透鏡(9)匯聚光束再經(jīng)過第二分光鏡(7)分光得到的反射光束和第一透鏡(6)匯聚再經(jīng)過第一反射鏡(8)反射的光束經(jīng)光電轉(zhuǎn)換為一路電信號輸出至數(shù)據(jù)處理模塊，該路電信號包括面陣CCD獲得的兩路光束的圖像； 數(shù)據(jù)處理模塊，將面陣CCD (10)輸出的電信號進行采集，保存后，將面陣CCD獲得的兩路光束的圖像進行強度關(guān)聯(lián)運算，得到關(guān)聯(lián)成像結(jié)果，即照射在面陣CCD(1)上的光斑的像和光斑的像上一個亮點，該亮點是由CCD獲得的兩路光束的圖像經(jīng)關(guān)聯(lián)運算得到的關(guān)聯(lián)點，隨待測物體(11)的轉(zhuǎn)動而移動，用來表征經(jīng)過第二透鏡(9)的平行光束照射在待測物體(11)上的位置；通過觀測光斑的像上一個亮點位置的變化，能夠計算得出待測物體(11)在橫向和縱向上的偏移角度后，并進行顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單CCD的強度關(guān)聯(lián)自準(zhǔn)直儀，其特征在于:所述激光器(I)發(fā)射的單縱模連續(xù)激光，入射到旋轉(zhuǎn)的磨砂玻璃(3)上，產(chǎn)生時間相干、空間非相干的贗熱光場，即散斑場，用散斑場作為照明光源能夠進行強度關(guān)聯(lián)成像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單CCD的強度關(guān)聯(lián)自準(zhǔn)直儀，其特征在于:所述第一分光鏡、第一透鏡、第一反射鏡和面陣CCD構(gòu)成參考光路，與第一分光鏡、第二分光鏡、第二透鏡、待測物體和第二面陣CCD構(gòu)成的信號光路，組成成像系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單CCD的強度關(guān)聯(lián)自準(zhǔn)直儀，其特征在于:所述數(shù)據(jù)處理模塊，將采集的面陣CCD(10)輸出的電信號中的兩路光束的圖像成像于同一個面陣CCD上的成像圖片分為兩部分，每一部分包括一個光學(xué)信號，且兩個光學(xué)信號入射到面陣CCD (10)的時間保持一致，將這兩部分強度關(guān)聯(lián)計算。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單CCD的強度關(guān)聯(lián)自準(zhǔn)直儀，其特征在于:利用所述數(shù)據(jù)處理模塊對成像結(jié)果中的關(guān)聯(lián)點進行尋峰運算，得到關(guān)聯(lián)點的精確坐標(biāo)，以提高自準(zhǔn)直儀的精度及準(zhǔn)確度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單CCD的強度關(guān)聯(lián)自準(zhǔn)直儀，其特征在于:所述第二分光鏡(7)將第一分光鏡(5)分出的平行的兩路光束的第一路光束分光得到的透射光束與第一分光鏡(5)分出的平行的兩路光束的第一路光束在同一直線上。
【專利摘要】一種單CCD的強度關(guān)聯(lián)自準(zhǔn)直儀，包括由激光器、磨砂玻璃、電機、分劃板、第一分光鏡、第二分光鏡、第一透鏡、第二透鏡組成的光學(xué)系統(tǒng)，以及包括面陣CCD的圖像采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理模塊。面陣CCD經(jīng)圖像采集系統(tǒng)發(fā)出的同步信號觸發(fā)，接收來自光學(xué)系統(tǒng)同一時刻的圖像信號，兩路圖像經(jīng)采集系統(tǒng)收集后，在數(shù)據(jù)處理模塊中進行強度關(guān)聯(lián)運算和信號處理，最終顯示讀數(shù)。本發(fā)明在傳統(tǒng)自準(zhǔn)直儀基礎(chǔ)上增加了一路參考光路，可保持原自準(zhǔn)直儀的光學(xué)系統(tǒng)及整體外觀，在工程實現(xiàn)上比較容易。本發(fā)明將量子成像技術(shù)中的強度關(guān)聯(lián)方法引入自準(zhǔn)直儀的設(shè)計中，一方面可以有效的提高測量分辨力及準(zhǔn)確性，同時還能減小空氣擾動等因素引起的測量誤差，靈敏度和穩(wěn)定性均有提高。
【IPC分類】G01B11/27, G01B11/26
【公開號】CN105091797
【申請?zhí)枴緾N201510293925
【發(fā)明人】楊然, 霍娟, 李明飛, 張安寧, 莫小范, 劉院省
【申請人】北京航天控制儀器研究所
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年6月1日