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摘要 在成像光学系统中，经常有鬼像产生，严重影响成像质量，以及对目标的观察、分析和瞄准。经理论和解剖分析、试验验证，确定了系统产生鬼像的原因，在于物镜前设置的平板玻璃。强光源成像光束经平板玻璃折射后进入物镜，最终在物镜焦面上成像；同是成像光束经平板玻璃表面的多次反射也有部分光束进入到物镜，最后在物镜焦面上形成了—鬼像（也称次像），鬼像往往与正常物象成轴对称，而且较弱。试验表明，如将平板玻璃倾斜，该部分光束将被引到有效视场之外，从而克服了鬼像的影响。
关键词 “鬼像”；“次像”；平板玻璃；视场
中图分类号 O439 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0243-01
在某电视测角仪调试中发现有鬼像产生，当鬼像亮到一定程度时，会影响到测角波门对弹标的正常捕获。因而引起对鬼像产生原因的分析，和消除鬼像产生措施研究的重视。
1 光电观测器电视系统
1.1 电视系统的结构组成
光电观测器电视系统由成像组件和自检组件两部分组成。成像组件又由物镜和CCD摄像机组成；自检组件则由平板保护玻璃、反光棱镜、反光镜、自检物镜、自检分划板、聚光镜、照明光源等组成。见图1。
图1 电视系统结构组成图
1.2 电视系统的工作原理
光电观测器电视系统承担着测试导弹飞行角偏差的任务，它首先通过物镜和CCD摄像机将外界场景和弹标光源的图像，经光电转换以标准视频信号输送给测角电路进行图像数据处理，得到导弹飞行的俯仰和方位角偏差信号，并经编码用于制导导弹，最终使导弹精确命中目标。自检系统是在导弹发射前将一个位于自检分划板上的光点，经自检物镜、反光镜、反光棱镜、物镜成像在CCD摄像机靶面上的预定位置，检查预定位置发生的变化，为确定系统能否进行正常工作提供依据。
2 问题分析
2.1 光学系统鬼像来源
任何光学系统，由于多种原因，都存在一些非预定光线最后投到成像面上，这些光线统称杂散光，它是影响光学系统正常成像的有害光束。大部分杂散光并不在像面上成像，而在像面上产生一个亮的背景，使图像对比度下降，影响成像质量；还有一些高亮度的目标，会在像面上形成鬼像（也称次像）。鬼像比主像要弱，而且在像面上与主像成轴对称。
理论分析和经验表明，电视系统“鬼像”产生的根本原因在于光学系统中有平板玻璃，尤其在物镜前存在平板玻璃。平板玻璃表面的多次反射会使物体在像面上成自身像之外，还会成—鬼像，该鬼像往往较弱，不易被觉察，而当物体很亮时，鬼像就比较明显，尤其在电视测角仪里，弹标是一个亮度很强的目标物体，因此它的鬼像会影响到波门对弹标的正确捕获。
2.2 解剖分析
在理论分析的基础上，我们认识到在该产品的电视系统物镜前的确存在平板玻璃，它为产生鬼像创造了条件。进一步在产品上通过几个简单的试验发现：①取掉该平板保护玻璃，则“鬼像”消失；②摆动平板保护玻璃，则图像不动，“鬼像”发生会移动。这些简单的现象足以说明了理论分析的正确，更加明确了处于物镜前的平板保护玻璃是产生“鬼像”的根源。
2.3 试验验证
为了确定平板玻璃与鬼像的关系，我们制定了下述详细试验：将一块平板玻璃放置在一台可移动、可转动的工作台上，并将该工作台上置于产品电视系统物镜和一台能产生强光源目标的平行光管之间，平板玻璃基本垂直光轴放置：
试验①：将平板玻璃移入/移出光路：发现平板玻璃移出时“鬼像”消失，移入时“鬼像”出现。确定了平板玻璃是 “鬼像”产生的根源。
试验②：平板玻璃与物镜光轴基本垂直放置时，水平或者俯仰摆动平行光管：发现“鬼像”与原目标图像呈轴对称状态存在。
试验③：平板玻璃沿X （垂直于光轴水平方向）、Y（垂直于光轴垂直方向）、Z（光轴方向）三轴方向移动：发现平板玻璃无论如何平移，目标原图像与“鬼像”位置均保持不动。
试验④：平板玻璃绕光轴旋转：发现当平板玻璃放置与物镜光轴基本垂直时，绕Z轴（光轴）旋转平板玻璃，目标原图像与“鬼像”在轴上重合，位置基本保持不动；如果平板玻璃放置与光轴不垂直时，那么绕光轴旋转平板玻璃，目标原图像不动，而“鬼像”将以与平板玻璃旋转的同方向、同角速度画园旋转，园的半径随不垂直度的增加而增加。
试验⑤：平板玻璃绕与光轴垂直的X轴或者Y轴转动：发现当平板玻璃分别绕X轴或者Y轴转动时，目标原图像并不移动，而“鬼像”与平板玻璃转动方向同向移动，直到从画面边沿移出视场。如果目标原图像在画面中央，那么当平板玻璃绕X轴或者Y轴转动到与光轴（Z轴）垂直时，“鬼像”将与目标原图像重合。
2.4 分析及验证结论
通过以上的理论分析、解剖分析及试验，从理论及实践上均
说明了，当平板玻璃倾斜角大于最大半视场角时，“鬼像”即可移到可见视场之外，以克服“鬼像”带来的不利影响。
3 该产品“鬼像”的解决方案
试验表明，当平板玻璃倾斜角大于最大半视场角时，“鬼像”即可移到可见视场之外。为避免太阳光及其“鬼像”进入到系统当中，物镜前的平板保护玻璃一般采取前倾办法。
根据产品平板保护玻璃在系统中，即对内部起保护作用，又是自检组件中反光棱镜的固定支撑体的特点，解决“鬼像”的方案应该保证：①保留平板保护玻璃，使“鬼像”移出视场之外；②不能改变自检光路走向，保证反光棱镜反射面空间位置不变。
为此，解决方案具体为：平板保护玻璃前倾，使视场内亮目标产生的“鬼像”移出视场之外，倾斜角度不小于最大视场角之半，倾斜角大约为0.75倍视场角即可；为了保证反射面空间位置不发生改变，反射棱镜胶合面随着倾斜角同向等角度变化就可以了。本产品前倾角选为2°。
该方案经过模拟试验，确保了进入电视视场的任何强光源目标均不会在视场内出现“鬼像”。而且减少了太阳光对系统的影响。
参考文献
[1]付跃刚，刘智颖，张磊，等.机载激光通讯系统的杂散光分析[J].仪器仪表学报，2006，27（6）：684-688.
[2]谭吉春，景峰，朱启华，等.多通道放大器腔内杂散光[J].强激光与粒子束，2000，12（2）：159-163.
[3]徐昌杰，權贵秦，编.应用光学.
[4]崔宏滨，李永平，编.光学.
作者简介
李玲（1961—）， 女，大专，工程师，主要从事光学结构技术工作。
蔡永斌（1960—），男，大专，工程师，主要从事刀具设计研究。
李新（1968—）， 女，大本，工程师，主要从事技术管理工作。
关键词 “鬼像”；“次像”；平板玻璃；视场
中图分类号 O439 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0243-01
在某电视测角仪调试中发现有鬼像产生，当鬼像亮到一定程度时，会影响到测角波门对弹标的正常捕获。因而引起对鬼像产生原因的分析，和消除鬼像产生措施研究的重视。
1 光电观测器电视系统
1.1 电视系统的结构组成
光电观测器电视系统由成像组件和自检组件两部分组成。成像组件又由物镜和CCD摄像机组成；自检组件则由平板保护玻璃、反光棱镜、反光镜、自检物镜、自检分划板、聚光镜、照明光源等组成。见图1。
图1 电视系统结构组成图
1.2 电视系统的工作原理
光电观测器电视系统承担着测试导弹飞行角偏差的任务，它首先通过物镜和CCD摄像机将外界场景和弹标光源的图像，经光电转换以标准视频信号输送给测角电路进行图像数据处理，得到导弹飞行的俯仰和方位角偏差信号，并经编码用于制导导弹，最终使导弹精确命中目标。自检系统是在导弹发射前将一个位于自检分划板上的光点，经自检物镜、反光镜、反光棱镜、物镜成像在CCD摄像机靶面上的预定位置，检查预定位置发生的变化，为确定系统能否进行正常工作提供依据。
2 问题分析
2.1 光学系统鬼像来源
任何光学系统，由于多种原因，都存在一些非预定光线最后投到成像面上，这些光线统称杂散光，它是影响光学系统正常成像的有害光束。大部分杂散光并不在像面上成像，而在像面上产生一个亮的背景，使图像对比度下降，影响成像质量；还有一些高亮度的目标，会在像面上形成鬼像（也称次像）。鬼像比主像要弱，而且在像面上与主像成轴对称。
理论分析和经验表明，电视系统“鬼像”产生的根本原因在于光学系统中有平板玻璃，尤其在物镜前存在平板玻璃。平板玻璃表面的多次反射会使物体在像面上成自身像之外，还会成—鬼像，该鬼像往往较弱，不易被觉察，而当物体很亮时，鬼像就比较明显，尤其在电视测角仪里，弹标是一个亮度很强的目标物体，因此它的鬼像会影响到波门对弹标的正确捕获。
2.2 解剖分析
在理论分析的基础上，我们认识到在该产品的电视系统物镜前的确存在平板玻璃，它为产生鬼像创造了条件。进一步在产品上通过几个简单的试验发现：①取掉该平板保护玻璃，则“鬼像”消失；②摆动平板保护玻璃，则图像不动，“鬼像”发生会移动。这些简单的现象足以说明了理论分析的正确，更加明确了处于物镜前的平板保护玻璃是产生“鬼像”的根源。
2.3 试验验证
为了确定平板玻璃与鬼像的关系，我们制定了下述详细试验：将一块平板玻璃放置在一台可移动、可转动的工作台上，并将该工作台上置于产品电视系统物镜和一台能产生强光源目标的平行光管之间，平板玻璃基本垂直光轴放置：
试验①：将平板玻璃移入/移出光路：发现平板玻璃移出时“鬼像”消失，移入时“鬼像”出现。确定了平板玻璃是 “鬼像”产生的根源。
试验②：平板玻璃与物镜光轴基本垂直放置时，水平或者俯仰摆动平行光管：发现“鬼像”与原目标图像呈轴对称状态存在。
试验③：平板玻璃沿X （垂直于光轴水平方向）、Y（垂直于光轴垂直方向）、Z（光轴方向）三轴方向移动：发现平板玻璃无论如何平移，目标原图像与“鬼像”位置均保持不动。
试验④：平板玻璃绕光轴旋转：发现当平板玻璃放置与物镜光轴基本垂直时，绕Z轴（光轴）旋转平板玻璃，目标原图像与“鬼像”在轴上重合，位置基本保持不动；如果平板玻璃放置与光轴不垂直时，那么绕光轴旋转平板玻璃，目标原图像不动，而“鬼像”将以与平板玻璃旋转的同方向、同角速度画园旋转，园的半径随不垂直度的增加而增加。
试验⑤：平板玻璃绕与光轴垂直的X轴或者Y轴转动：发现当平板玻璃分别绕X轴或者Y轴转动时，目标原图像并不移动，而“鬼像”与平板玻璃转动方向同向移动，直到从画面边沿移出视场。如果目标原图像在画面中央，那么当平板玻璃绕X轴或者Y轴转动到与光轴（Z轴）垂直时，“鬼像”将与目标原图像重合。
2.4 分析及验证结论
通过以上的理论分析、解剖分析及试验，从理论及实践上均
说明了，当平板玻璃倾斜角大于最大半视场角时，“鬼像”即可移到可见视场之外，以克服“鬼像”带来的不利影响。
3 该产品“鬼像”的解决方案
试验表明，当平板玻璃倾斜角大于最大半视场角时，“鬼像”即可移到可见视场之外。为避免太阳光及其“鬼像”进入到系统当中，物镜前的平板保护玻璃一般采取前倾办法。
根据产品平板保护玻璃在系统中，即对内部起保护作用，又是自检组件中反光棱镜的固定支撑体的特点，解决“鬼像”的方案应该保证：①保留平板保护玻璃，使“鬼像”移出视场之外；②不能改变自检光路走向，保证反光棱镜反射面空间位置不变。
为此，解决方案具体为：平板保护玻璃前倾，使视场内亮目标产生的“鬼像”移出视场之外，倾斜角度不小于最大视场角之半，倾斜角大约为0.75倍视场角即可；为了保证反射面空间位置不发生改变，反射棱镜胶合面随着倾斜角同向等角度变化就可以了。本产品前倾角选为2°。
该方案经过模拟试验，确保了进入电视视场的任何强光源目标均不会在视场内出现“鬼像”。而且减少了太阳光对系统的影响。
参考文献
[1]付跃刚，刘智颖，张磊，等.机载激光通讯系统的杂散光分析[J].仪器仪表学报，2006，27（6）：684-688.
[2]谭吉春，景峰，朱启华，等.多通道放大器腔内杂散光[J].强激光与粒子束，2000，12（2）：159-163.
[3]徐昌杰，權贵秦，编.应用光学.
[4]崔宏滨，李永平，编.光学.
作者简介
李玲（1961—）， 女，大专，工程师，主要从事光学结构技术工作。
蔡永斌（1960—），男，大专，工程师，主要从事刀具设计研究。
李新（1968—）， 女，大本，工程师，主要从事技术管理工作。