[發(fā)明專利]基于像散分解獲得望遠(yuǎn)鏡主次鏡對準(zhǔn)誤差的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310036459.2
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103134660A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉明;陳洪斌;王繼紅;劉順發(fā);亓波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電檢測領(lǐng)域，涉及對準(zhǔn)誤差的分解計算方法，具體來說就是根據(jù)出瞳波前信息計算同軸反射式望遠(yuǎn)鏡主次鏡對準(zhǔn)誤差的方法。

背景技術(shù)

同軸反射式望遠(yuǎn)鏡主次鏡的對準(zhǔn)誤差會直接影響整個望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光學(xué)特性，為了讓望遠(yuǎn)鏡盡可能按設(shè)計要求工作，需要盡可能減小主次鏡的對準(zhǔn)誤差。特別是對于口徑1m以上的大型望遠(yuǎn)鏡和空間望遠(yuǎn)鏡，不便于直接人工對準(zhǔn)裝調(diào)，主次鏡如果對準(zhǔn)誤差過大將大大降低望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量，甚至使其無法完成既定任務(wù)。另外對于工作中的望遠(yuǎn)鏡，由于震動、熱變形、重量畸變等因素，也會引起主次鏡的對準(zhǔn)誤差，為了保證望遠(yuǎn)鏡一直處于最佳工作狀態(tài)，必須實(shí)時修正主次鏡的對準(zhǔn)誤差。基于出瞳波前誤差的對準(zhǔn)技術(shù)國內(nèi)外都做了較多研究，但由于數(shù)學(xué)模型復(fù)雜或者裝調(diào)過程繁瑣，不便于快速、高精度對準(zhǔn)主次鏡。

常見的對準(zhǔn)算法有CAA算法、逆向優(yōu)化算法、SPGD算法等。Gao?Zhishan，Chen?Lei等人在文章《Computer?aided?alignment?for?a?reference?transmission?sphere?of?an?interferometer》，(《Optical?Engineering》，43(1)，69-74(2004))中使用CAA算法對一個球面波產(chǎn)生器進(jìn)行了對準(zhǔn)，但該算法對于同軸反射望遠(yuǎn)鏡不能很好的解耦像散，并且在實(shí)際測量時高階像差受環(huán)境因素影響較大，不便于作為評估指標(biāo)。Seonghui?Kim，Ho-Soon?Yang等人在文章《Merit?function?regression?method?for?efficient?alignment?control?of?two-mirror?optical?systems》(《Optical?Express》，15(8)，5059-5068(2007))中提出了使用優(yōu)質(zhì)函數(shù)衰減算法(即逆向優(yōu)化算法)對準(zhǔn)卡式望遠(yuǎn)鏡主次鏡的方法，但該算法計算時間不確定，且有可能收斂于局部極值。韓杏子、俞信等人在論文《隨機(jī)并行梯度下降算法用于次鏡校準(zhǔn)的仿真研究》(《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》，47，042201(2010))中提出利用SPGD算法(隨機(jī)并行梯度下降算法)在無波前傳感器及系統(tǒng)參數(shù)未知的情況下對準(zhǔn)共軸三鏡系統(tǒng)的次鏡，該算法同樣存在收斂時間不確定，且有可能收斂于局部極值的弊端，由于次鏡調(diào)整時為剛體運(yùn)動，各個自由度的失調(diào)量引起的波前誤差也不相同、影響大小也不相同，傾斜誤差和離心誤差有可能不同時收斂，算法的可靠性和穩(wěn)定性不高。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于像散分解，建立同軸反射望遠(yuǎn)鏡主次鏡失調(diào)量與出瞳波前誤差之間的數(shù)學(xué)模型。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的基于像散分解獲得望遠(yuǎn)鏡主次鏡對準(zhǔn)誤差的方法，獲得望遠(yuǎn)鏡主次鏡對準(zhǔn)誤差的步驟包括以下：

步驟S1：對光學(xué)系統(tǒng)中的次鏡進(jìn)行測定，獲得次鏡四個失調(diào)量與采用澤尼克多項式表示的出瞳波前誤差像散項和慧差項的澤尼克系數(shù)之間的比例系數(shù)，當(dāng)測定失調(diào)量中的一項時，保持其它失調(diào)量不變；所述四個失調(diào)量包括：dx為次鏡頂點(diǎn)沿x方向的第一平移失調(diào)量，dy為次鏡頂點(diǎn)沿y方向的第二平移失調(diào)量，tx為次鏡以次鏡頂點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心繞x軸旋轉(zhuǎn)的第一傾斜失調(diào)量，ty為次鏡以次鏡頂點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心繞y軸旋轉(zhuǎn)的第二傾斜失調(diào)量；

步驟S2：以平行光或者軸上點(diǎn)為光源，測量光學(xué)系統(tǒng)出瞳處的波前誤差，得到出瞳像散項和慧差項Coma的澤尼克系數(shù)；

步驟S3：將次鏡的第一平移失調(diào)量和第二傾斜失調(diào)量分為一組，第二平移失調(diào)量和第一傾斜失調(diào)量分為一組，以主次鏡理想位置時主鏡光軸為Z軸，次鏡頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立左手笛卡爾坐標(biāo)系，將測得的出瞳像散項Ast分解為Ast_x和Ast_y，如下表示：

Ast=Ast02+Ast452---(1)]]>