利用CCD实现望远系统视差自动测试的研究

　　1　引言

　　视差是望远系统的基本性能参数,对于存在视差的仪器,通过目镜进行测量瞄准时,如果眼睛在出瞳平面内的位置发生变化,物像与分划刻线将产生相对移动,影响了瞄准精度。严重时,人眼不能同时看清物像与分划刻线。传统上人们是采用平行光管视差仪或视度筒对视差进行检测[1,2]。平行光管视差仪法是根据存在视差的仪器,眼瞳在出瞳平面内摆动时,将产生瞄准误差的原理而提出的。该方法对存在视差的仪器只是定性的判断,不能给出被检测系统的实际视差值。利用视度筒检测望远系统视差时,测试结果受人的主观因素影响较大,不能客观定量地反映被测系统的视差值。高灵敏度低噪声CCD器件的应用和数字图像处理技术的发展,使望远系统视差的数字化检测成为可能[3,4]。本文介绍了一种基于CCD器件和数字图像处理技术的视差自动测试系统,推导了视差测试公式,给出了利用该测试系统所测得的结果,同视度筒检测法的测试结果进行比较证明,该测试方法是可行的,系统的设计是成功的。

　　2　望远系统视差测试原理

　　2.1　测试装置

　　测试系统由光源、细线板、平行光管、被测系统、CCD图像传感器、图像采集卡、微机处理系统等组成,如图1所示。

　　标准A光源发出的光线经聚光镜、毛玻璃组、偏振片组后均匀照射到细线板上。标准A光源由稳流电源供电,通过改变两个偏振片的相对位置,可连续改变入射照度,使CCD器件获得合适的曝光照度以稳定地工作在线性响应区内。细线板位于平行光管准直物镜的前焦面上,通过准直物镜为被测系统提供了无穷远目标,经被测望远系统的目镜后,细线像和被测望远系统的分划刻线同时成像在CCD光敏面上,图像采集卡将采集到的图像转换为数字图像送入计算机中,利用编制的Visual C++软件进行处理。

　　2.2　望远系统的视差公式

　　当望远系统存在视差时,无穷远细线的像点与望远系统分划刻线存在轴向的不重合,它们在系统像方射出的光束的会聚、发散程度就不一样,就会产生视差Δ(SD)。

　　望远系统的视度值与目镜轴向位移量之间存在着十分简单的关系,如图2所示。

　　设无穷远细线通过物镜后的像面在P1处,分划刻线面位于P2处。当通过调节望远系统视度转螺时,望远系统目镜将沿轴向发生微量位移。当目镜产生轴向位移Δ1使目镜物方焦面与无穷远细线的像面重合时,位于出瞳面上的CCD器件光敏面仅对无穷远细线像清晰成像。当目镜产生轴向位移Δ2使目镜物方焦平面与分划刻线面重合时,分划刻线像在CCD光敏面上清晰成像。据此,可分别写出目镜在上述两位置时对应的视度值[1]: