透镜分离相位检焦技术在经纬仪中应用的研究

　　1　引　　言

　　自动检调焦技术是70年代以后发展起来的最为活跃的现代照相技术领域之一,特别是微电子学工艺突破性的技术发展,为自动检调焦技术的发展创造了极为有利的条件。透镜分离相位检焦方法已经为canon等公司生产的数码相机所普遍采用,整个系统调焦精度高。光电经纬仪在对目标进行跟踪测量过程中,目标与设备的相对距离不断地发生变化,因而造成目标像面的离焦,影响了成像质量。现在诸多经纬仪是由雷达或激光测距机送来的距离信息电压来控制调焦机构自动调焦的。相位法自动检调焦技术根据检测像的偏移量实现自动调焦,其在经纬仪中的应用使被测目标自动清晰成像,使经纬仪的自动化功能更加完善。

　　2　相位法自动检调焦技术在经纬仪中的应用

　　经纬仪自动调焦系统[1],系采用放置在望远光路中的准直镜进行自动调焦:当目标在无穷远位置时,准直镜做调焦元件是将其前焦点置于望远系统的第一焦面上,而当目标是在有限距离时,目标像面就离开第一焦面,只要将准直物镜沿轴线移动,使其前焦点离开第一焦面而落在目标像面上,此时目标光线经过准直物镜变成平行光,然后经过变倍物镜成像于第二像面,准直镜前焦点离开目标像面的距离,反映在第二像面上就是离焦量。由此可见,准直物镜移动只要前焦点落在目标像面上,后面为平行光对后面的光路无影响。

　　通过准直镜头的光束经平面反射镜反射后进入自动检焦系统。为方便起见,不考虑平面反射镜。通过准直镜头的光束经双分离透镜后被分成两个部分,在CCD传感器上成像。光束成像后对比度最高的地方称为像的脉冲,或称相位,像的脉冲间距叫做相位差。当调焦准确时,经过分离镜片生成的两束光线投影在CCD上的距离是一定的,作为焦点检测的基准。用AB来表示作为CCD上两光斑的位置的基准。当调焦不准时,有两种可能性。一种是准直镜前焦点在目标像面之前。此时受光的CCD上两光斑的位置之间的距离短于AB;另一种情况是准直镜前焦点在目标像面之后,此时受光的CCD上两光斑的位置之间的距离长于AB,根据受光的CCD上光斑的位置之间的距离,就能鉴别出焦点是否准确。只要测出这个偏移量,就能检测出焦点的偏离状态。根据CCD上两光斑的位置的距离与AB的差值,即检测相位差的变化量,经过转换电路和模拟/数字转换电路,再送入系统的CPU中央处理单元,CPU按照设定的程序,可计算出准直镜前焦点离开第一像面的距离,以及散焦[2]方向。准直镜的移动量就是根据这种相位差的变化量来确定相应的电压信号,按一定的函数关系,由一套系统自动控制的。