[发明专利]基于夏克-哈特曼波前传感的航空相机检焦装置及方法

权利要求书

1.一种基于夏克-哈特曼波前传感的航空相机检焦装置，其特征在于，包括夏克-哈特曼波前传感器、检焦光源、扫描镜、航空相机光学系统、相机控制器、调焦控制器和图像处理模块；其中，夏克-哈特曼波前传感器包括微透镜阵列和成像探测器；夏克-哈特曼波前传感器与检焦光源光束发散角相匹配；所述检焦光源为点光源；

在航空相机对地成像时，扫描镜与光轴成倾斜45°工况，将地面景物信息送达光学系统的入瞳内；

当需要检焦时，相机控制器发出指令，调焦控制器将扫描镜绕俯仰轴旋转180°，此时像面上的检焦光源开始工作，发出的光束经过航空相机光学系统准直后沿对地成像时光路的反方向传播，经过扫描镜后入射到夏克-哈特曼波前传感器的微透镜阵列中去，最后成像在夏克-哈特曼波前传感器的成像探测器上；调焦控制器驱动检焦光源沿光轴按事先规划的步长移动完整个调焦行程，图像处理模块将每个步长下的夏克-哈特曼波前传感器中的成像探测器上的光斑位置信息进行记录和解算，通过记录信息比对得到焦面位置信息，最后由调焦控制器驱动航空相机光学系统的成像探测器到达焦面位置，完成检焦过程。

2.如权利要求1所述的基于夏克-哈特曼波前传感的航空相机检焦装置，其特征在于，所述检焦光源为发光二极管，发光二极管的工作波长与航空相机的光学系统的工作波长相一致。

3.如权利要求2所述的基于夏克-哈特曼波前传感的航空相机检焦装置，其特征在于，所述发光二极管的工作波长为单色光波长，匹配夏克-哈特曼波前传感器的峰值响应特性。

4.如权利要求2所述的基于夏克-哈特曼波前传感的航空相机检焦装置，其特征在于，所述发光二极管的前端设有整形透镜组，发光二极管经过整形透镜组后的焦点像成像在光学系统的特定像面位置。

5.一种基于夏克-哈特曼波前传感的航空相机检焦方法，其特征在于，利用如权利要求2-4任意一项所述的基于夏克-哈特曼波前传感的航空相机检焦装置，包括如下步骤：

检焦开始时，航空相机的相机控制器发出指令到调焦控制器，调焦控制器驱动扫描镜旋转180°，并点亮发光二极管，此时发光二极管发出的光通过航空相机的光学系统后经过扫描镜反射后照亮微透镜阵列，通过微透镜阵列成像在夏克-哈特曼波前传感器的成像探测器上；

图像处理模块在扫描镜到达检焦位置后，接收夏克-哈特曼波前传感器的成像探测器输出信号，并记录所成点像之间的位置关系用于离焦量分析，完成一次离焦量采样；图像处理模块在完成一次离焦量采样后，调焦控制器驱动发光二极管移动一个检焦步长，继续完成一次离焦量采样，直至完成总检焦行程内的全部采样；图像处理模块将采集到的各个步长下的光斑位置信息进行综合比对，选出满足平行光入射成像条件的发光二极管位置作为焦面位置，将结果反馈给调焦控制器，由调焦控制器驱动光学系统成像探测器到达焦面位置，检焦过程结束。

6.如权利要求5所述的基于夏克-哈特曼波前传感的航空相机检焦方法，其特征在于，通过增加检焦光源的数量，调整检焦光源在光学系统像面上的位置，对光学系统中特定的波长和不同的视场下的波前质量进行测量。