视差对测角精度影响探讨

白东峰+卢宏炎+王毅+华显立

摘要： 光学仪器的装调误差会引起视差的存在，使得观察者眼瞳在仪器出瞳不同位置瞄准时会得到不同的结果，给测量精度带来比较大的影响。通过对仪器出瞳和眼瞳之间关系的计算分析可以发现，瞄准误差不仅与仪器视差量有关，而且与眼瞳放置位置、瞳孔直径大小和光学仪器的视角放大率有关。通过实际测量对比验证了视差对测量精度的影响分析。结果表明，随着眼睛偏离出瞳中心越远，瞄准误差也就越大。

关键词： 视差； 眼瞳； 测角； 精度

中图分类号： TH 74文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.06.004

引言光学仪器的视差是仪器在出厂前必须检验的一项参数，视差的大小会严重影响到仪器的测量精度。长期以来，视差的检测手段都比较落后，文献[1]介绍了一种用CCD摄像器件测量望远系统视差的新方法，文献[2]探讨了人眼色视差问题，文献[3]提出了应用CCD检测视差的智能化检测方法并得以实现。1视差产生及测量原理视差产生的根本原因是光学系统像面与分划面之间存在一定的轴向间距Δ，因此可以直接用间距Δ来表示视差量。通常以像面为基准，当分划面在像面之前时间距Δ为负，当分划面在像面之后时间距Δ为正[4]。以望远系统为例，其光路如图1所示，由于仪器制造和装配误差的影响，物镜的成像面与分划板没有完全重合，它们之间有一定的轴向距离Δ。当人眼通过目镜观察时，如果人眼在出瞳平面内移动，就会发现视场中像面与分划面之间有相对位移；若两者之间的距离Δ较大，人眼就不能同时看清楚像面与分划板刻线，从而影响对物体的观察，这种现象说明系统存在视差。视差所引起的对准误差，将直接影响仪器的测量精度。在望远系统中，由于视差Δ的存在，用分划板中心点对应的物方入射光束张角表示视差量，用符号ε表示。按照习惯，角视差值的单位用（′），角视差可表示为ε=3 438D′f′mf′wΔ（1）式中，D′为出瞳直径，f′m为目镜焦距，f′w为物镜焦距。

2仪器出瞳与人眼瞳关系分析存在视差的仪器会对测量精度带来较大的影响，因为在此情况下，观察者眼瞳在仪器出瞳不同位置瞄准会得到不同结果。这种现象可由图2说明，当眼瞳中心位于仪器出射光瞳中心时，所观察到的分划中心P′1与像点P′2彼此重合。当眼睛移动距离p后再观察时，由P′1、P′2点发出的光束只有充满眼瞳与出瞳重叠区域的那部分（图中阴影部分）才能进入眼中。这束光线的主光线（光束中心的那条光线）通过重叠区域面积的中心点O′，该点距离原来观察位置移动量为q。一般情况下，射入瞳孔内光束的主光线位移量q比瞳孔中心位移量p要小些，引入关系式q=kp（2）式中k为光瞳切割系数。该值与仪器出瞳大小、人眼瞳孔直径以及瞳孔中心位移量大小有关，如图3所示。

摘要： 光学仪器的装调误差会引起视差的存在，使得观察者眼瞳在仪器出瞳不同位置瞄准时会得到不同的结果，给测量精度带来比较大的影响。通过对仪器出瞳和眼瞳之间关系的计算分析可以发现，瞄准误差不仅与仪器视差量有关，而且与眼瞳放置位置、瞳孔直径大小和光学仪器的视角放大率有关。通过实际测量对比验证了视差对测量精度的影响分析。结果表明，随着眼睛偏离出瞳中心越远，瞄准误差也就越大。

关键词： 视差； 眼瞳； 测角； 精度

中图分类号： TH 74文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.06.004

引言光学仪器的视差是仪器在出厂前必须检验的一项参数，视差的大小会严重影响到仪器的测量精度。长期以来，视差的检测手段都比较落后，文献[1]介绍了一种用CCD摄像器件测量望远系统视差的新方法，文献[2]探讨了人眼色视差问题，文献[3]提出了应用CCD检测视差的智能化检测方法并得以实现。1视差产生及测量原理视差产生的根本原因是光学系统像面与分划面之间存在一定的轴向间距Δ，因此可以直接用间距Δ来表示视差量。通常以像面为基准，当分划面在像面之前时间距Δ为负，当分划面在像面之后时间距Δ为正[4]。以望远系统为例，其光路如图1所示，由于仪器制造和装配误差的影响，物镜的成像面与分划板没有完全重合，它们之间有一定的轴向距离Δ。当人眼通过目镜观察时，如果人眼在出瞳平面内移动，就会发现视场中像面与分划面之间有相对位移；若两者之间的距离Δ较大，人眼就不能同时看清楚像面与分划板刻线，从而影响对物体的观察，这种现象说明系统存在视差。视差所引起的对准误差，将直接影响仪器的测量精度。在望远系统中，由于视差Δ的存在，用分划板中心点对应的物方入射光束张角表示视差量，用符号ε表示。按照习惯，角视差值的单位用（′），角视差可表示为ε=3 438D′f′mf′wΔ（1）式中，D′为出瞳直径，f′m为目镜焦距，f′w为物镜焦距。

2仪器出瞳与人眼瞳关系分析存在视差的仪器会对测量精度带来较大的影响，因为在此情况下，观察者眼瞳在仪器出瞳不同位置瞄准会得到不同结果。这种现象可由图2说明，当眼瞳中心位于仪器出射光瞳中心时，所观察到的分划中心P′1与像点P′2彼此重合。当眼睛移动距离p后再观察时，由P′1、P′2点发出的光束只有充满眼瞳与出瞳重叠区域的那部分（图中阴影部分）才能进入眼中。这束光线的主光线（光束中心的那条光线）通过重叠区域面积的中心点O′，该点距离原来观察位置移动量为q。一般情况下，射入瞳孔内光束的主光线位移量q比瞳孔中心位移量p要小些，引入关系式q=kp（2）式中k为光瞳切割系数。该值与仪器出瞳大小、人眼瞳孔直径以及瞳孔中心位移量大小有关，如图3所示。

摘要： 光学仪器的装调误差会引起视差的存在，使得观察者眼瞳在仪器出瞳不同位置瞄准时会得到不同的结果，给测量精度带来比较大的影响。通过对仪器出瞳和眼瞳之间关系的计算分析可以发现，瞄准误差不仅与仪器视差量有关，而且与眼瞳放置位置、瞳孔直径大小和光学仪器的视角放大率有关。通过实际测量对比验证了视差对测量精度的影响分析。结果表明，随着眼睛偏离出瞳中心越远，瞄准误差也就越大。

关键词： 视差； 眼瞳； 测角； 精度

中图分类号： TH 74文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.06.004

引言光学仪器的视差是仪器在出厂前必须检验的一项参数，视差的大小会严重影响到仪器的测量精度。长期以来，视差的检测手段都比较落后，文献[1]介绍了一种用CCD摄像器件测量望远系统视差的新方法，文献[2]探讨了人眼色视差问题，文献[3]提出了应用CCD检测视差的智能化检测方法并得以实现。1视差产生及测量原理视差产生的根本原因是光学系统像面与分划面之间存在一定的轴向间距Δ，因此可以直接用间距Δ来表示视差量。通常以像面为基准，当分划面在像面之前时间距Δ为负，当分划面在像面之后时间距Δ为正[4]。以望远系统为例，其光路如图1所示，由于仪器制造和装配误差的影响，物镜的成像面与分划板没有完全重合，它们之间有一定的轴向距离Δ。当人眼通过目镜观察时，如果人眼在出瞳平面内移动，就会发现视场中像面与分划面之间有相对位移；若两者之间的距离Δ较大，人眼就不能同时看清楚像面与分划板刻线，从而影响对物体的观察，这种现象说明系统存在视差。视差所引起的对准误差，将直接影响仪器的测量精度。在望远系统中，由于视差Δ的存在，用分划板中心点对应的物方入射光束张角表示视差量，用符号ε表示。按照习惯，角视差值的单位用（′），角视差可表示为ε=3 438D′f′mf′wΔ（1）式中，D′为出瞳直径，f′m为目镜焦距，f′w为物镜焦距。

2仪器出瞳与人眼瞳关系分析存在视差的仪器会对测量精度带来较大的影响，因为在此情况下，观察者眼瞳在仪器出瞳不同位置瞄准会得到不同结果。这种现象可由图2说明，当眼瞳中心位于仪器出射光瞳中心时，所观察到的分划中心P′1与像点P′2彼此重合。当眼睛移动距离p后再观察时，由P′1、P′2点发出的光束只有充满眼瞳与出瞳重叠区域的那部分（图中阴影部分）才能进入眼中。这束光线的主光线（光束中心的那条光线）通过重叠区域面积的中心点O′，该点距离原来观察位置移动量为q。一般情况下，射入瞳孔内光束的主光线位移量q比瞳孔中心位移量p要小些，引入关系式q=kp（2）式中k为光瞳切割系数。该值与仪器出瞳大小、人眼瞳孔直径以及瞳孔中心位移量大小有关，如图3所示。