本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦裝置及方法。

背景技術(shù)：

光在湍流大氣中傳輸時(shí)，由于大氣中折射率起伏導(dǎo)致光波陣面畸變，引起光束漂移、光斑擴(kuò)展和光強(qiáng)起伏等湍流效應(yīng)，描述湍流效應(yīng)時(shí)，廣泛使用的參數(shù)為大氣相干長(zhǎng)度，大氣相干長(zhǎng)度描述了傳輸路徑上的綜合湍流強(qiáng)度，是用于激光大氣傳輸和自適應(yīng)光學(xué)研究的重要參量。

大氣相干長(zhǎng)度儀的測(cè)量方式：光束經(jīng)望遠(yuǎn)鏡接收，聚焦在相機(jī)靶面上，經(jīng)過(guò)相機(jī)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)后，獲得質(zhì)心隨機(jī)起伏的兩個(gè)光斑，通過(guò)計(jì)算一定幀數(shù)的圖像中兩個(gè)光斑質(zhì)心間距的起伏方差得到大氣相干長(zhǎng)度。

測(cè)量大氣相干長(zhǎng)度時(shí)，被測(cè)信標(biāo)光與望遠(yuǎn)鏡的距離是變化的，隨著距離的變化，為實(shí)現(xiàn)信標(biāo)光在焦平面成像，需要調(diào)節(jié)接收望遠(yuǎn)鏡與相機(jī)之間的距離，將光線聚焦在相機(jī)的焦平面上；接收望遠(yuǎn)鏡與其他光學(xué)系統(tǒng)，受到晝夜溫差的影響，產(chǎn)生熱脹冷縮現(xiàn)象，會(huì)產(chǎn)生離焦，這時(shí)也需要微調(diào)接收望遠(yuǎn)鏡與相機(jī)的間距，從而將信標(biāo)光聚焦在相機(jī)的焦平面上。

現(xiàn)有技術(shù)中的大氣相干長(zhǎng)度儀中的焦距調(diào)節(jié)裝置都是通過(guò)手動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)，使得設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦的大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦裝置及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦的自動(dòng)調(diào)焦裝置，大氣相干長(zhǎng)度儀上對(duì)應(yīng)設(shè)置望遠(yuǎn)鏡和相機(jī)，光線通過(guò)所述望遠(yuǎn)鏡在所述相機(jī)中的相機(jī)靶面上成像，所述自動(dòng)調(diào)焦裝置與相機(jī)連接；其中，所述自動(dòng)調(diào)焦裝置包括：微型滑軌，滑塊座，電機(jī)，控制器；

所述滑塊座與所述相機(jī)固定連接，且所述滑塊座設(shè)置在所述微型滑軌上，能夠帶動(dòng)所述相機(jī)沿著所述微型滑軌上下移動(dòng)；

所述電機(jī)與所述滑塊座連接，用于驅(qū)動(dòng)所述滑塊座沿著所述微型滑軌上下移動(dòng)。

所述控制器分別與所述相機(jī)和所述電機(jī)連接，用于獲取所述相機(jī)靶面上的圖像的兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置，并根據(jù)所述兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)調(diào)整所述滑塊座在所述微型滑軌上的移動(dòng)位置，以改變所述相機(jī)與所述望遠(yuǎn)鏡的間距。

可選的，所述自動(dòng)調(diào)焦裝置還包括：底座、微型位移傳感器；

所述底座設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡出光口處，且所述底座上設(shè)置有所述微型滑軌；

所述微型位移傳感器的固定端設(shè)置在所述底座上，所述微型位移傳感器的滑動(dòng)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(cè)所述滑塊座在所述微型滑軌上的當(dāng)前位置值，并發(fā)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(dāng)前位置值與設(shè)定的上限位值和設(shè)定的下限位值的大小，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整所述滑塊座在所述微型滑軌上的移動(dòng)位置。

可選的，所述自動(dòng)調(diào)焦裝置還包括：反光鏡、反光鏡安裝調(diào)整座；

所述反光鏡設(shè)置在所述反光鏡安裝調(diào)整座上，用于將所述望遠(yuǎn)鏡的出射光導(dǎo)入到所述相機(jī)內(nèi)；

所述反光鏡安裝調(diào)整座設(shè)置在所述底座上。

可選的，所述自動(dòng)調(diào)焦裝置還包括：相機(jī)安裝座，所述相機(jī)安裝在所述相機(jī)安裝座上，所述相機(jī)安裝座與所述滑塊座連接。

大氣相干長(zhǎng)度儀，所述大氣相干長(zhǎng)度儀上對(duì)應(yīng)設(shè)置望遠(yuǎn)鏡和相機(jī)，光線通過(guò)所述望遠(yuǎn)鏡在所述相機(jī)中的相機(jī)靶面上成像；

所述大氣相干長(zhǎng)度儀上還設(shè)置有根據(jù)上述所述的大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦的自動(dòng)調(diào)焦裝置；所述自動(dòng)調(diào)焦裝置與所述相機(jī)連接。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦的自動(dòng)調(diào)焦裝置通過(guò)設(shè)置所述相機(jī)固定在滑塊座上，通過(guò)控制器控制所述滑塊座在所述微型滑軌上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)相機(jī)與望遠(yuǎn)鏡的距離，達(dá)到了自動(dòng)調(diào)焦的效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦的自動(dòng)調(diào)焦方法，所述自動(dòng)調(diào)焦方法使用根據(jù)上述所述的大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦的自動(dòng)調(diào)焦裝置或根據(jù)權(quán)利要求所述的大氣相干長(zhǎng)度儀，所述自動(dòng)調(diào)焦方法包括：

步驟一：在控制滑塊座在所述微型滑軌上移動(dòng)的過(guò)程中，獲取相機(jī)靶面上成像的兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置；

步驟二：根據(jù)相機(jī)靶面上成像的兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置計(jì)算所述兩個(gè)光斑的質(zhì)心的間距；

步驟三：將所述質(zhì)心的間距與預(yù)先設(shè)定的間距作差得到差值的絕對(duì)值；

步驟四：判斷所述差值的絕對(duì)值是否小于設(shè)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(dòng)；否則執(zhí)行步驟五；

步驟五：判斷所述質(zhì)心的間距是否大于所述設(shè)定的間距；如果是，則控制器置于正向調(diào)焦?fàn)顟B(tài)，執(zhí)行步驟六；否則，控制器置于反向調(diào)焦?fàn)顟B(tài)，執(zhí)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(diào)焦，執(zhí)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(diào)焦，執(zhí)行步驟一。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：根據(jù)相機(jī)靶面上成像的兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置計(jì)算所述兩個(gè)光斑的質(zhì)心的間距；將所述質(zhì)心的間距與預(yù)先設(shè)定的間距作差得到差值的絕對(duì)值；通過(guò)所述絕對(duì)值與設(shè)定回差進(jìn)行比較來(lái)控制所述滑塊座沿著所述微型滑軌上下移動(dòng)的情況，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)焦的效果。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的大氣相干長(zhǎng)度儀的自動(dòng)調(diào)焦裝置的爆炸圖；

圖2為本發(fā)明的大氣相干長(zhǎng)度儀的自動(dòng)調(diào)焦裝置的主視圖；

圖3為本發(fā)明的大氣相干長(zhǎng)度儀的自動(dòng)調(diào)焦裝置的側(cè)視圖；

圖4為具有自動(dòng)調(diào)焦裝置的大氣相干長(zhǎng)度儀；

圖5為本發(fā)明的大氣相干長(zhǎng)度儀的自動(dòng)調(diào)焦方法的流程圖；

圖6為大氣相干長(zhǎng)度儀的簡(jiǎn)化光路圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦裝置和自動(dòng)調(diào)焦方法。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

大氣相干長(zhǎng)度儀包括望遠(yuǎn)鏡11，自動(dòng)調(diào)焦裝置12，機(jī)架14，控制器13。所述控制器14安裝于所述機(jī)架14內(nèi)。大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦的自動(dòng)調(diào)焦裝置12，大氣相干長(zhǎng)度儀上對(duì)應(yīng)設(shè)置望遠(yuǎn)鏡11和相機(jī)8，光線通過(guò)所述望遠(yuǎn)鏡11在所述相機(jī)8中的相機(jī)靶面上成像，所述自動(dòng)調(diào)焦裝置12與相機(jī)8連接；如圖1所示，所述自動(dòng)調(diào)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(jī)8固定連接，且所述滑塊座3設(shè)置在所述微型滑軌2上，且能夠帶動(dòng)所述相機(jī)8沿著所述微型滑軌2上下移動(dòng)；所述控制器13分別與所述相機(jī)8和所述電機(jī)7連接，用于獲取所述相機(jī)8靶面上的圖像的兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置，并根據(jù)所述兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置調(diào)整所述滑塊座3在所述微型滑軌2上的滑動(dòng)位置，以改變所述相機(jī)8與所述望遠(yuǎn)鏡11的間距。

在本實(shí)施例中，所述滑塊座3的安裝面上加工導(dǎo)向槽，導(dǎo)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(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生傾斜。

所述相機(jī)8是大氣相干長(zhǎng)度的測(cè)量檢測(cè)部件，同時(shí)為自動(dòng)調(diào)焦裝置12提供焦距位置的反饋。

所述自動(dòng)調(diào)焦裝置12還包括：底座1、微型位移傳感器6；所述底座1設(shè)置在所述望遠(yuǎn)鏡11出光口處，且所述底座1上設(shè)置有所述微型滑軌2；所述微型位移傳感器6的固定端設(shè)置在所述底座1上，所述微型位移傳感器6的滑動(dòng)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(cè)所述滑塊座3在所述微型滑軌2上的當(dāng)前位移，并發(fā)送至所述控制器13，實(shí)現(xiàn)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(dāng)前位移的值與設(shè)定的上限位值和設(shè)定的下限位值的大小，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整所述滑塊座3在所述微型滑軌2上的移動(dòng)位置，用于防止所述滑塊座3脫離所述微型滑軌2，實(shí)現(xiàn)了軟件限位功能。

所述自動(dòng)調(diào)焦裝置12還包括：反光鏡9、反光鏡安裝調(diào)整座10；在本實(shí)施例中，所述反光鏡9為45°反光鏡。

所述反光鏡9設(shè)置在所述反光鏡安裝調(diào)整座10上，所述反光鏡安裝調(diào)整座10設(shè)置有兩維的調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述反光鏡9的角度，用于將所述望遠(yuǎn)鏡9的出射光導(dǎo)入到所述相機(jī)8內(nèi)；所述反光鏡安裝調(diào)整座10設(shè)置在所述底座1上。

所述自動(dòng)調(diào)焦裝置12還包括：電機(jī)7，所述電機(jī)7與所述滑塊座3連接，用于驅(qū)動(dòng)所述滑塊座3沿著所述微型滑軌2上下移動(dòng)，在本實(shí)施例中，所述電機(jī)7為直線步進(jìn)電機(jī)。

所述電機(jī)7的絲杠上設(shè)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(yùn)動(dòng)區(qū)間，防止電機(jī)7掉落。

所述自動(dòng)調(diào)焦裝置12還包括：相機(jī)安裝塊4，所述相機(jī)8固定在所述相機(jī)安裝塊4上，所述相機(jī)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(jī)8在垂直方向上的傾斜盡量小；所述相機(jī)安裝塊4是所述相機(jī)8與所述滑塊座3之間的過(guò)渡部件，為了方便相機(jī)8的拆裝和檢修。

本發(fā)明還提供大氣相干長(zhǎng)度儀，所述大氣相干長(zhǎng)度儀上設(shè)置有上述自動(dòng)調(diào)焦裝置12，及對(duì)應(yīng)設(shè)置望遠(yuǎn)鏡11及相機(jī)8，光線通過(guò)所述望遠(yuǎn)鏡11在所述相機(jī)8中的相機(jī)靶面上成像；所述自動(dòng)調(diào)焦裝置12與相機(jī)8連接。

如圖4所示，在大氣相干長(zhǎng)度儀上安裝自動(dòng)調(diào)焦裝置12時(shí)，所述自動(dòng)調(diào)焦裝置12安裝在大氣相干長(zhǎng)度儀的接收望遠(yuǎn)鏡11出光口，為了保證調(diào)焦方向的唯一性，保證調(diào)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(yuǎn)鏡11的焦距、口徑、楔鏡14的楔角決定。

大氣相干長(zhǎng)度儀自動(dòng)調(diào)焦的自動(dòng)調(diào)焦方法，所述自動(dòng)調(diào)焦方法使用根據(jù)上述自動(dòng)調(diào)焦裝置12，所述自動(dòng)調(diào)焦方法包括：

步驟100：在所述微型滑軌上移動(dòng)的過(guò)程中，獲取相機(jī)靶面上成像的兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置；

步驟200：根據(jù)相機(jī)靶面上成像的兩個(gè)光斑的質(zhì)心位置計(jì)算所述兩個(gè)光斑的質(zhì)心的間距；

步驟300：將所述質(zhì)心的間距與預(yù)先設(shè)定的間距作差得到差值的絕對(duì)值；

步驟400：判斷所述差值的絕對(duì)值是否小于設(shè)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(dòng)；否則執(zhí)行步驟500；

步驟500：判斷所述質(zhì)心的間距是否大于所述設(shè)定的間距；

步驟501：如果是，則控制器置于正向調(diào)焦?fàn)顟B(tài)，執(zhí)行步驟600；

步驟502：否則，控制器置于反向調(diào)焦?fàn)顟B(tài)，執(zhí)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(diào)焦，執(zhí)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(diào)焦，執(zhí)行步驟100。

在本實(shí)施例中，如圖6所示，D0為焦平面上兩個(gè)像點(diǎn)的質(zhì)心距離，D1為焦平面后兩個(gè)像點(diǎn)的質(zhì)心距離，D2為焦平面前兩個(gè)像點(diǎn)的質(zhì)心距離。

將所述焦平面后兩個(gè)像點(diǎn)的質(zhì)心距離D1與所述焦平面上兩個(gè)像點(diǎn)的質(zhì)心距離D0作差得到差值的絕對(duì)值；判斷所述差值的絕對(duì)值是否小于設(shè)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(dòng)；否則控制所述滑塊座3沿著所述微型滑軌2上下移動(dòng)，減小相機(jī)8與望遠(yuǎn)鏡11之間的距離。

將所述焦平面前兩個(gè)像點(diǎn)的質(zhì)心距離D2與所述焦平面上兩個(gè)像點(diǎn)的質(zhì)心距離D0作差得到差值的絕對(duì)值；判斷所述差值的絕對(duì)值是否小于設(shè)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(dòng)；否則控制所述滑塊座3沿著所述微型滑軌2上下移動(dòng)，增大相機(jī)8與望遠(yuǎn)鏡11之間的距離。

本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。