視差對測角精度影響探討

白東峰+盧宏炎+王毅+華顯立

摘要： 光學儀器的裝調(diào)誤差會引起視差的存在，使得觀察者眼瞳在儀器出瞳不同位置瞄準時會得到不同的結(jié)果，給測量精度帶來比較大的影響。通過對儀器出瞳和眼瞳之間關(guān)系的計算分析可以發(fā)現(xiàn)，瞄準誤差不僅與儀器視差量有關(guān)，而且與眼瞳放置位置、瞳孔直徑大小和光學儀器的視角放大率有關(guān)。通過實際測量對比驗證了視差對測量精度的影響分析。結(jié)果表明，隨著眼睛偏離出瞳中心越遠，瞄準誤差也就越大。

關(guān)鍵詞： 視差； 眼瞳； 測角； 精度

中圖分類號： TH 74文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.06.004

引言光學儀器的視差是儀器在出廠前必須檢驗的一項參數(shù)，視差的大小會嚴重影響到儀器的測量精度。長期以來，視差的檢測手段都比較落后，文獻[1]介紹了一種用CCD攝像器件測量望遠系統(tǒng)視差的新方法，文獻[2]探討了人眼色視差問題，文獻[3]提出了應(yīng)用CCD檢測視差的智能化檢測方法并得以實現(xiàn)。1視差產(chǎn)生及測量原理視差產(chǎn)生的根本原因是光學系統(tǒng)像面與分劃面之間存在一定的軸向間距Δ，因此可以直接用間距Δ來表示視差量。通常以像面為基準，當分劃面在像面之前時間距Δ為負，當分劃面在像面之后時間距Δ為正[4]。以望遠系統(tǒng)為例，其光路如圖1所示，由于儀器制造和裝配誤差的影響，物鏡的成像面與分劃板沒有完全重合，它們之間有一定的軸向距離Δ。當人眼通過目鏡觀察時，如果人眼在出瞳平面內(nèi)移動，就會發(fā)現(xiàn)視場中像面與分劃面之間有相對位移；若兩者之間的距離Δ較大，人眼就不能同時看清楚像面與分劃板刻線，從而影響對物體的觀察，這種現(xiàn)象說明系統(tǒng)存在視差。視差所引起的對準誤差，將直接影響儀器的測量精度。在望遠系統(tǒng)中，由于視差Δ的存在，用分劃板中心點對應(yīng)的物方入射光束張角表示視差量，用符號ε表示。按照習慣，角視差值的單位用（′），角視差可表示為ε=3 438D′f′mf′wΔ（1）式中，D′為出瞳直徑，f′m為目鏡焦距，f′w為物鏡焦距。

2儀器出瞳與人眼瞳關(guān)系分析存在視差的儀器會對測量精度帶來較大的影響，因為在此情況下，觀察者眼瞳在儀器出瞳不同位置瞄準會得到不同結(jié)果。這種現(xiàn)象可由圖2說明，當眼瞳中心位于儀器出射光瞳中心時，所觀察到的分劃中心P′1與像點P′2彼此重合。當眼睛移動距離p后再觀察時，由P′1、P′2點發(fā)出的光束只有充滿眼瞳與出瞳重疊區(qū)域的那部分（圖中陰影部分）才能進入眼中。這束光線的主光線（光束中心的那條光線）通過重疊區(qū)域面積的中心點O′，該點距離原來觀察位置移動量為q。一般情況下，射入瞳孔內(nèi)光束的主光線位移量q比瞳孔中心位移量p要小些，引入關(guān)系式q=kp（2）式中k為光瞳切割系數(shù)。該值與儀器出瞳大小、人眼瞳孔直徑以及瞳孔中心位移量大小有關(guān)，如圖3所示。

摘要： 光學儀器的裝調(diào)誤差會引起視差的存在，使得觀察者眼瞳在儀器出瞳不同位置瞄準時會得到不同的結(jié)果，給測量精度帶來比較大的影響。通過對儀器出瞳和眼瞳之間關(guān)系的計算分析可以發(fā)現(xiàn)，瞄準誤差不僅與儀器視差量有關(guān)，而且與眼瞳放置位置、瞳孔直徑大小和光學儀器的視角放大率有關(guān)。通過實際測量對比驗證了視差對測量精度的影響分析。結(jié)果表明，隨著眼睛偏離出瞳中心越遠，瞄準誤差也就越大。

關(guān)鍵詞： 視差； 眼瞳； 測角； 精度

中圖分類號： TH 74文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.06.004

引言光學儀器的視差是儀器在出廠前必須檢驗的一項參數(shù)，視差的大小會嚴重影響到儀器的測量精度。長期以來，視差的檢測手段都比較落后，文獻[1]介紹了一種用CCD攝像器件測量望遠系統(tǒng)視差的新方法，文獻[2]探討了人眼色視差問題，文獻[3]提出了應(yīng)用CCD檢測視差的智能化檢測方法并得以實現(xiàn)。1視差產(chǎn)生及測量原理視差產(chǎn)生的根本原因是光學系統(tǒng)像面與分劃面之間存在一定的軸向間距Δ，因此可以直接用間距Δ來表示視差量。通常以像面為基準，當分劃面在像面之前時間距Δ為負，當分劃面在像面之后時間距Δ為正[4]。以望遠系統(tǒng)為例，其光路如圖1所示，由于儀器制造和裝配誤差的影響，物鏡的成像面與分劃板沒有完全重合，它們之間有一定的軸向距離Δ。當人眼通過目鏡觀察時，如果人眼在出瞳平面內(nèi)移動，就會發(fā)現(xiàn)視場中像面與分劃面之間有相對位移；若兩者之間的距離Δ較大，人眼就不能同時看清楚像面與分劃板刻線，從而影響對物體的觀察，這種現(xiàn)象說明系統(tǒng)存在視差。視差所引起的對準誤差，將直接影響儀器的測量精度。在望遠系統(tǒng)中，由于視差Δ的存在，用分劃板中心點對應(yīng)的物方入射光束張角表示視差量，用符號ε表示。按照習慣，角視差值的單位用（′），角視差可表示為ε=3 438D′f′mf′wΔ（1）式中，D′為出瞳直徑，f′m為目鏡焦距，f′w為物鏡焦距。

2儀器出瞳與人眼瞳關(guān)系分析存在視差的儀器會對測量精度帶來較大的影響，因為在此情況下，觀察者眼瞳在儀器出瞳不同位置瞄準會得到不同結(jié)果。這種現(xiàn)象可由圖2說明，當眼瞳中心位于儀器出射光瞳中心時，所觀察到的分劃中心P′1與像點P′2彼此重合。當眼睛移動距離p后再觀察時，由P′1、P′2點發(fā)出的光束只有充滿眼瞳與出瞳重疊區(qū)域的那部分（圖中陰影部分）才能進入眼中。這束光線的主光線（光束中心的那條光線）通過重疊區(qū)域面積的中心點O′，該點距離原來觀察位置移動量為q。一般情況下，射入瞳孔內(nèi)光束的主光線位移量q比瞳孔中心位移量p要小些，引入關(guān)系式q=kp（2）式中k為光瞳切割系數(shù)。該值與儀器出瞳大小、人眼瞳孔直徑以及瞳孔中心位移量大小有關(guān)，如圖3所示。

摘要： 光學儀器的裝調(diào)誤差會引起視差的存在，使得觀察者眼瞳在儀器出瞳不同位置瞄準時會得到不同的結(jié)果，給測量精度帶來比較大的影響。通過對儀器出瞳和眼瞳之間關(guān)系的計算分析可以發(fā)現(xiàn)，瞄準誤差不僅與儀器視差量有關(guān)，而且與眼瞳放置位置、瞳孔直徑大小和光學儀器的視角放大率有關(guān)。通過實際測量對比驗證了視差對測量精度的影響分析。結(jié)果表明，隨著眼睛偏離出瞳中心越遠，瞄準誤差也就越大。

關(guān)鍵詞： 視差； 眼瞳； 測角； 精度

中圖分類號： TH 74文獻標志碼： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.06.004

引言光學儀器的視差是儀器在出廠前必須檢驗的一項參數(shù)，視差的大小會嚴重影響到儀器的測量精度。長期以來，視差的檢測手段都比較落后，文獻[1]介紹了一種用CCD攝像器件測量望遠系統(tǒng)視差的新方法，文獻[2]探討了人眼色視差問題，文獻[3]提出了應(yīng)用CCD檢測視差的智能化檢測方法并得以實現(xiàn)。1視差產(chǎn)生及測量原理視差產(chǎn)生的根本原因是光學系統(tǒng)像面與分劃面之間存在一定的軸向間距Δ，因此可以直接用間距Δ來表示視差量。通常以像面為基準，當分劃面在像面之前時間距Δ為負，當分劃面在像面之后時間距Δ為正[4]。以望遠系統(tǒng)為例，其光路如圖1所示，由于儀器制造和裝配誤差的影響，物鏡的成像面與分劃板沒有完全重合，它們之間有一定的軸向距離Δ。當人眼通過目鏡觀察時，如果人眼在出瞳平面內(nèi)移動，就會發(fā)現(xiàn)視場中像面與分劃面之間有相對位移；若兩者之間的距離Δ較大，人眼就不能同時看清楚像面與分劃板刻線，從而影響對物體的觀察，這種現(xiàn)象說明系統(tǒng)存在視差。視差所引起的對準誤差，將直接影響儀器的測量精度。在望遠系統(tǒng)中，由于視差Δ的存在，用分劃板中心點對應(yīng)的物方入射光束張角表示視差量，用符號ε表示。按照習慣，角視差值的單位用（′），角視差可表示為ε=3 438D′f′mf′wΔ（1）式中，D′為出瞳直徑，f′m為目鏡焦距，f′w為物鏡焦距。

2儀器出瞳與人眼瞳關(guān)系分析存在視差的儀器會對測量精度帶來較大的影響，因為在此情況下，觀察者眼瞳在儀器出瞳不同位置瞄準會得到不同結(jié)果。這種現(xiàn)象可由圖2說明，當眼瞳中心位于儀器出射光瞳中心時，所觀察到的分劃中心P′1與像點P′2彼此重合。當眼睛移動距離p后再觀察時，由P′1、P′2點發(fā)出的光束只有充滿眼瞳與出瞳重疊區(qū)域的那部分（圖中陰影部分）才能進入眼中。這束光線的主光線（光束中心的那條光線）通過重疊區(qū)域面積的中心點O′，該點距離原來觀察位置移動量為q。一般情況下，射入瞳孔內(nèi)光束的主光線位移量q比瞳孔中心位移量p要小些，引入關(guān)系式q=kp（2）式中k為光瞳切割系數(shù)。該值與儀器出瞳大小、人眼瞳孔直徑以及瞳孔中心位移量大小有關(guān)，如圖3所示。