[發(fā)明專利]一種鏡面控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410502130.5
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104267746B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉敬彪;李燁平;黃峰;何淑飛;于海濱
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州墨銳機電科技有限公司;中國科學(xué)院國家天文臺南京天文光學(xué)技術(shù)研究所
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 北京天奇智新知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11340
• 代理人: 韓洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種大口徑超薄自適應(yīng)副鏡控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

為了探索更深的宇宙，現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡發(fā)展要求望遠(yuǎn)鏡口徑越來越大，對望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)效率要求越來越高，大口徑超薄鏡面的研究也越來越得到人們的重視。隨著自適應(yīng)光學(xué)的發(fā)展，大口徑超薄鏡面正成為當(dāng)今世界天文學(xué)家研究的重點，具有很高的研究和實用價值。傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)需要搭建額外的光學(xué)元器件，用來形成一個望遠(yuǎn)鏡入瞳的或者是一個大氣擾動的共軛像。1989年J.M.Beckers在給美國國家光學(xué)天文臺的一份申請中，首次提出了使用一個現(xiàn)有的望遠(yuǎn)鏡副鏡作為波前改正機構(gòu)用來矯正大氣散射。因為自適應(yīng)副鏡不需要額外引入光學(xué)元件，所以相比傳統(tǒng)的自適應(yīng)系統(tǒng)有明顯的優(yōu)勢，首先大大減少了反射或者透射面的數(shù)量，提高了望遠(yuǎn)鏡的效率；其次自適應(yīng)副鏡系統(tǒng)的紅外散射很小，這對光學(xué)系統(tǒng)在紅外波段的觀測十分重要；另外自適應(yīng)副鏡系統(tǒng)沒有額外的光學(xué)偏振，能明顯改善光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)；要建設(shè)大口徑望遠(yuǎn)鏡，自適應(yīng)副鏡系統(tǒng)是必不可少的一部分，但大口徑望遠(yuǎn)鏡的副鏡口徑一般較大，如何支撐和高頻校正鏡面面型是大口徑超薄自適應(yīng)副鏡設(shè)計中面臨的一個關(guān)鍵科學(xué)問題。

故，針對目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實有必要進(jìn)行研究，以提供一種方案，對大口徑副鏡面型進(jìn)行高速檢測，并利用自動控制技術(shù)對副鏡進(jìn)行實時矯正，使得副鏡面型始終維持在一個適宜形變值。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種大口徑超薄自適應(yīng)副鏡控制系統(tǒng)，用于利用音圈電機(Voice?Coil)作為支撐促動器元件，采用設(shè)置涂電容的方式反應(yīng)副鏡形變，并使用電容傳感器作為測量反饋裝置，與傳統(tǒng)的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)比起來，非接觸式的鏡面支撐方式行程更大，頻率更高，沒有磁滯效應(yīng)，能夠用于更大口徑的超薄鏡面的支撐。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種大口徑超薄自適應(yīng)副鏡控制系統(tǒng)，包括副鏡涂電容，副鏡面型檢測電路，主控電路，副鏡調(diào)整電路，音圈電機，實時通信電路和電源電路，其中音圈電機的一輸出端連接所述副鏡涂電容的一極，

所述副鏡面型檢測電路的兩輸入端連接副鏡涂電容兩端，用于測量表征副鏡形變量的副鏡涂電容的電容量大小，并將電容量大小數(shù)據(jù)的輸出端連接主控電路的一輸入端；

所述主控電路用于根據(jù)表征副鏡形變量的電容量大小對鏡面形變信息進(jìn)行分析產(chǎn)生控制信號輸出至副鏡調(diào)整電路；

所述副鏡調(diào)整電路用于根據(jù)主控電路的控制信號控制音圈電機上導(dǎo)通電流大小方式來控制音圈電機的吸合力，從而控制副鏡面型；

所述實時通信電路用于向上位機實時報告目前的測量數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)運行狀態(tài)；

所述電源電路用于提供整個系統(tǒng)的工作電壓。

優(yōu)選地，所述副鏡涂電容的具體設(shè)置方式為，在副鏡的薄鏡面背面鍍一層金屬膜作為電容的一極，在副鏡的鏡面后面的微晶玻璃參考基板上鍍另一層金屬膜作為電容的另一極，兩個極之間的距離為0.05mm-0.15mm。

優(yōu)選地，所述音圈電機的具體設(shè)置方式為，一塊磁鐵黏合在副鏡面上，音圈電機固定在其正上方的微晶玻璃參考基板上，磁鐵和音圈電機中間隔空，距離為0.05mm-0.15mm。

優(yōu)選地，所述主控電路包括主控芯片STM32、8MHz無源晶振Y1、第六二極管D6、第十瓷片電容C10、第十一瓷片電容C11和第十二瓷片電容C12、第二十三貼片電阻R23和一個按鍵開關(guān)S1，其中C10和C11分別一端連Y1，一端接地；D6和R23兩端分別并聯(lián)，一端到3.3V電壓端，另一端到C12和S1的一端，C12和S1另一端都連接至地；STM32的4腳和5腳分別連接Y1的兩端；STM32的7腳連至D6的陰極；8腳、44、47腳連接到地；9腳、24腳、36和48腳連接到3.3V電壓端；13腳、14腳、15腳、16腳、17腳分別連至副鏡面型檢測電路；STM32的21腳、22腳、26腳、28腳和45腳、41腳、42腳和43腳連到副鏡面型調(diào)整電路。