本發明涉及光學領域，特別是涉及大氣相干長度儀自動調焦裝置及方法。

背景技術：

光在湍流大氣中傳輸時，由于大氣中折射率起伏導致光波陣面畸變，引起光束漂移、光斑擴展和光強起伏等湍流效應，描述湍流效應時，廣泛使用的參數為大氣相干長度，大氣相干長度描述了傳輸路徑上的綜合湍流強度，是用于激光大氣傳輸和自適應光學研究的重要參量。

大氣相干長度儀的測量方式：光束經望遠鏡接收，聚焦在相機靶面上，經過相機數據采集與處理系統后，獲得質心隨機起伏的兩個光斑，通過計算一定幀數的圖像中兩個光斑質心間距的起伏方差得到大氣相干長度。

測量大氣相干長度時，被測信標光與望遠鏡的距離是變化的，隨著距離的變化，為實現信標光在焦平面成像，需要調節接收望遠鏡與相機之間的距離，將光線聚焦在相機的焦平面上；接收望遠鏡與其他光學系統，受到晝夜溫差的影響，產生熱脹冷縮現象，會產生離焦，這時也需要微調接收望遠鏡與相機的間距，從而將信標光聚焦在相機的焦平面上。

現有技術中的大氣相干長度儀中的焦距調節裝置都是通過手動的方式實現，使得設備不能實現自動調焦。

技術實現要素：

本發明的目的是提供能夠實現自動調焦的大氣相干長度儀自動調焦裝置及方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明大氣相干長度儀自動調焦的自動調焦裝置，大氣相干長度儀上對應設置望遠鏡和相機，光線通過所述望遠鏡在所述相機中的相機靶面上成像，所述自動調焦裝置與相機連接；其中，所述自動調焦裝置包括：微型滑軌，滑塊座，電機，控制器；

所述滑塊座與所述相機固定連接，且所述滑塊座設置在所述微型滑軌上，能夠帶動所述相機沿著所述微型滑軌上下移動；

所述電機與所述滑塊座連接，用于驅動所述滑塊座沿著所述微型滑軌上下移動。

所述控制器分別與所述相機和所述電機連接，用于獲取所述相機靶面上的圖像的兩個光斑的質心位置，并根據所述兩個光斑的質心位置驅動所述電機調整所述滑塊座在所述微型滑軌上的移動位置，以改變所述相機與所述望遠鏡的間距。

可選的，所述自動調焦裝置還包括：底座、微型位移傳感器；

所述底座設置在所述望遠鏡出光口處，且所述底座上設置有所述微型滑軌；

所述微型位移傳感器的固定端設置在所述底座上，所述微型位移傳感器的滑動端與所述滑塊座連接，所述微型位移傳感器與所述控制器連接，用于檢測所述滑塊座在所述微型滑軌上的當前位置值，并發送至所述控制器；

所述控制器還用于分別比較所述滑塊座在所述微型滑軌上的當前位置值與設定的上限位值和設定的下限位值的大小，并根據比較結果調整所述滑塊座在所述微型滑軌上的移動位置。

可選的，所述自動調焦裝置還包括：反光鏡、反光鏡安裝調整座；

所述反光鏡設置在所述反光鏡安裝調整座上，用于將所述望遠鏡的出射光導入到所述相機內；

所述反光鏡安裝調整座設置在所述底座上。

可選的，所述自動調焦裝置還包括：相機安裝座，所述相機安裝在所述相機安裝座上，所述相機安裝座與所述滑塊座連接。

大氣相干長度儀，所述大氣相干長度儀上對應設置望遠鏡和相機，光線通過所述望遠鏡在所述相機中的相機靶面上成像；

所述大氣相干長度儀上還設置有根據上述所述的大氣相干長度儀自動調焦的自動調焦裝置；所述自動調焦裝置與所述相機連接。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：大氣相干長度儀自動調焦的自動調焦裝置通過設置所述相機固定在滑塊座上，通過控制器控制所述滑塊座在所述微型滑軌上移動，實現了自動調節相機與望遠鏡的距離，達到了自動調焦的效果。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明大氣相干長度儀自動調焦的自動調焦方法，所述自動調焦方法使用根據上述所述的大氣相干長度儀自動調焦的自動調焦裝置或根據權利要求所述的大氣相干長度儀，所述自動調焦方法包括：

步驟一：在控制滑塊座在所述微型滑軌上移動的過程中，獲取相機靶面上成像的兩個光斑的質心位置；

步驟二：根據相機靶面上成像的兩個光斑的質心位置計算所述兩個光斑的質心的間距；

步驟三：將所述質心的間距與預先設定的間距作差得到差值的絕對值；

步驟四：判斷所述差值的絕對值是否小于設定回差；如果是，則控制所述滑塊座沿著所述微型滑軌不移動；否則執行步驟五；

步驟五：判斷所述質心的間距是否大于所述設定的間距；如果是，則控制器置于正向調焦狀態，執行步驟六；否則，控制器置于反向調焦狀態，執行步驟七；

步驟六：控制所述滑塊座沿著所述微型滑軌正向調焦，執行步驟一；

步驟七：控制所述滑塊座沿著所述微型滑軌反向調焦，執行步驟一。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：根據相機靶面上成像的兩個光斑的質心位置計算所述兩個光斑的質心的間距；將所述質心的間距與預先設定的間距作差得到差值的絕對值；通過所述絕對值與設定回差進行比較來控制所述滑塊座沿著所述微型滑軌上下移動的情況，實現了自動調焦的效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的大氣相干長度儀的自動調焦裝置的爆炸圖；

圖2為本發明的大氣相干長度儀的自動調焦裝置的主視圖；

圖3為本發明的大氣相干長度儀的自動調焦裝置的側視圖；

圖4為具有自動調焦裝置的大氣相干長度儀；

圖5為本發明的大氣相干長度儀的自動調焦方法的流程圖；

圖6為大氣相干長度儀的簡化光路圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的目的是提供大氣相干長度儀自動調焦裝置和自動調焦方法。

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

大氣相干長度儀包括望遠鏡11，自動調焦裝置12，機架14，控制器13。所述控制器14安裝于所述機架14內。大氣相干長度儀自動調焦的自動調焦裝置12，大氣相干長度儀上對應設置望遠鏡11和相機8，光線通過所述望遠鏡11在所述相機8中的相機靶面上成像，所述自動調焦裝置12與相機8連接；如圖1所示，所述自動調焦裝置12包括：微型滑軌2，滑塊座3，控制器13；所述滑塊座3與所述相機8固定連接，且所述滑塊座3設置在所述微型滑軌2上，且能夠帶動所述相機8沿著所述微型滑軌2上下移動；所述控制器13分別與所述相機8和所述電機7連接，用于獲取所述相機8靶面上的圖像的兩個光斑的質心位置，并根據所述兩個光斑的質心位置調整所述滑塊座3在所述微型滑軌2上的滑動位置，以改變所述相機8與所述望遠鏡11的間距。

在本實施例中，所述滑塊座3的安裝面上加工導向槽，導向槽的寬度與所述微型滑軌2的滑塊寬度一樣，保證在安裝過程中不會產生傾斜。

所述相機8是大氣相干長度的測量檢測部件，同時為自動調焦裝置12提供焦距位置的反饋。

所述自動調焦裝置12還包括：底座1、微型位移傳感器6；所述底座1設置在所述望遠鏡11出光口處，且所述底座1上設置有所述微型滑軌2；所述微型位移傳感器6的固定端設置在所述底座1上，所述微型位移傳感器6的滑動端與所述滑塊座3連接，所述微型位移傳感器與所述控制器13連接，用于檢測所述滑塊座3在所述微型滑軌2上的當前位移，并發送至所述控制器13，實現了定位操作的位置反饋。

所述控制器13還用于分別比較所述滑塊座3在所述微型滑軌2上的當前位移的值與設定的上限位值和設定的下限位值的大小，并根據比較結果調整所述滑塊座3在所述微型滑軌2上的移動位置，用于防止所述滑塊座3脫離所述微型滑軌2，實現了軟件限位功能。

所述自動調焦裝置12還包括：反光鏡9、反光鏡安裝調整座10；在本實施例中，所述反光鏡9為45°反光鏡。

所述反光鏡9設置在所述反光鏡安裝調整座10上，所述反光鏡安裝調整座10設置有兩維的調整機構，用于調節所述反光鏡9的角度，用于將所述望遠鏡9的出射光導入到所述相機8內；所述反光鏡安裝調整座10設置在所述底座1上。

所述自動調焦裝置12還包括：電機7，所述電機7與所述滑塊座3連接，用于驅動所述滑塊座3沿著所述微型滑軌2上下移動，在本實施例中，所述電機7為直線步進電機。

所述電機7的絲杠上設置有上限位塊51、下限位塊52，所述上限位塊51和下限位塊52用于限制絲杠的運動區間，防止電機7掉落。

所述自動調焦裝置12還包括：相機安裝塊4，所述相機8固定在所述相機安裝塊4上，所述相機安裝塊4與所述滑塊座3之間需要緊密配合連接，確保相機8在垂直方向上的傾斜盡量小；所述相機安裝塊4是所述相機8與所述滑塊座3之間的過渡部件，為了方便相機8的拆裝和檢修。

本發明還提供大氣相干長度儀，所述大氣相干長度儀上設置有上述自動調焦裝置12，及對應設置望遠鏡11及相機8，光線通過所述望遠鏡11在所述相機8中的相機靶面上成像；所述自動調焦裝置12與相機8連接。

如圖4所示，在大氣相干長度儀上安裝自動調焦裝置12時，所述自動調焦裝置12安裝在大氣相干長度儀的接收望遠鏡11出光口，為了保證調焦方向的唯一性，保證調焦裝置的安裝位置與成像焦平面的最大距離不能大于L，L的具體值由所述望遠鏡11的焦距、口徑、楔鏡14的楔角決定。

大氣相干長度儀自動調焦的自動調焦方法，所述自動調焦方法使用根據上述自動調焦裝置12，所述自動調焦方法包括：

步驟100：在所述微型滑軌上移動的過程中，獲取相機靶面上成像的兩個光斑的質心位置；

步驟200：根據相機靶面上成像的兩個光斑的質心位置計算所述兩個光斑的質心的間距；

步驟300：將所述質心的間距與預先設定的間距作差得到差值的絕對值；

步驟400：判斷所述差值的絕對值是否小于設定回差；

步驟401：如果是，則控制所述滑塊座沿著所述微型滑軌不移動；否則執行步驟500；

步驟500：判斷所述質心的間距是否大于所述設定的間距；

步驟501：如果是，則控制器置于正向調焦狀態，執行步驟600；

步驟502：否則，控制器置于反向調焦狀態，執行步驟:700；

步驟600：控制所述滑塊座沿著所述微型滑軌正向調焦，執行步驟100；

步驟700：控制所述滑塊座沿著所述微型滑軌反向調焦，執行步驟100。

在本實施例中，如圖6所示，D0為焦平面上兩個像點的質心距離，D1為焦平面后兩個像點的質心距離，D2為焦平面前兩個像點的質心距離。

將所述焦平面后兩個像點的質心距離D1與所述焦平面上兩個像點的質心距離D0作差得到差值的絕對值；判斷所述差值的絕對值是否小于設定回差；如果是，則控制所述滑塊座3沿著所述微型滑軌2不移動；否則控制所述滑塊座3沿著所述微型滑軌2上下移動，減小相機8與望遠鏡11之間的距離。

將所述焦平面前兩個像點的質心距離D2與所述焦平面上兩個像點的質心距離D0作差得到差值的絕對值；判斷所述差值的絕對值是否小于設定回差；如果是，則控制所述滑塊座3沿著所述微型滑軌2不移動；否則控制所述滑塊座3沿著所述微型滑軌2上下移動，增大相機8與望遠鏡11之間的距離。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。