[發明專利]用于調整天文望遠鏡系統共焦的調焦相機及其調焦方法

有效

• 申請號: 201610072889.3
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105589191B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 袁沭;付玉;許方宇;李正剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院云南天文臺
• 主分類號: G02B23/00
• 分類號: G02B23/00;G02B7/04
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司53100
• 代理人: 陳左

技術領域

本發明屬于光學測量技術領域，特別涉及天文望遠鏡焦面儀器的調節方法。

背景技術

現有的1米以上通光口徑的天文光學望遠鏡通常具備多個終端觀測儀器，如圖1所示，所述終端儀器包括光譜儀14和成像系統11，其中天文望遠鏡9位于光譜儀14的前端，成像系統11位于光譜儀14的前端左側或前端右側，光譜儀14的光軸與天文望遠鏡9的光軸位于同一條直線上，光譜儀14中的狹縫13位于天文望遠鏡9的光軸方向上的理論設計焦面上，成像系統11的光軸垂直于天文望遠鏡9的光軸，光譜儀14與天文望遠鏡9之間設置有分光鏡12，分光鏡12位于成像系統11的光軸方向與天文望遠鏡9的光軸方向相交處，分光鏡12的鏡面與天文望遠鏡9的光軸之間具有45度的夾角，經天文望遠鏡9后進入分光鏡12的入射光束被分光鏡12分為透射光束和反射光束，其中透射光束進入光譜儀14，反射光束進入成像系統11，因此，天文望遠鏡9在反射光束方向上也存在一個理論設計焦面，成像系統11的物方焦面位置位于與天文望遠鏡9在反射光束方向上的理論設計焦面上。

然而，在實際觀測使用中，成像系統11的物方焦面位置與天文望遠鏡9在反射光束方向上的理論設計焦面往往并不重合，光譜儀14中的狹縫13的安裝位置也不與天文望遠鏡9的光軸方向上的理論設計焦面重合，也就是說上述終端儀器與前端望遠鏡并不共焦，從而導致望遠鏡觀測精度較差。

現有技術中解決上述終端儀器與前端望遠鏡共焦的問題方法一般是在望遠鏡焦面做標記，以此標記作為后端成像系統的物面信息，并調整后端儀器的焦面位置，使其與前端望遠鏡齊焦，但是，對于非成像終端儀器，例如光譜儀，它得到的圖像是狹縫的單色像，根本無法通過光譜圖像檢測光譜儀是否與前端系統共焦面。

發明內容

為解決現有技術中終端儀器與前端望遠鏡無法共焦，從而導致望遠鏡觀測精度較差的問題，本發明提供一種用于調整天文望遠鏡及其終端儀器共焦的調焦相機，其技術方案如下：

用于調整天文望遠鏡及其終端儀器共焦的調焦相機，包括機殼，機殼前端安裝有鏡頭，所述鏡頭包括圓筒狀的鏡筒以及安裝在鏡筒內的圓筒狀鏡室，鏡室的外周面上設置有外螺紋，鏡筒的內周面上設置有內螺紋，鏡室上的外螺紋螺紋連接在鏡筒上的內螺紋上；

所述鏡筒內安裝有第一復消色差透鏡和第二復消色差透鏡，第一復消色差透鏡包括第一平凹透鏡以及嵌套在第一平凹透鏡的凹形光學面中的第一凸透鏡，第二復消色差透鏡包括第二平凹透鏡以及嵌套在第二平凹透鏡的凹形光學面中的第二凸透鏡，第一平凹透鏡和第二平凹透鏡均位于外側，第一凸透鏡和第二凸透鏡均位于內側。

優選地，所述機殼內的成像靶面上安裝有CMOS圖像傳感器。所述CMOS圖像傳感器構成CMOS探測器。

優選地，所述鏡筒上的內螺紋的公稱直徑小于等于40毫米，鏡筒上的內螺紋的牙距小于等于0.75毫米。

本發明還提供一種采用上述調焦相機來調整安裝在鏡架上的天文望遠鏡及其終端儀器共焦的方法，所述終端儀器包括光譜儀和成像系統，其中天文望遠鏡位于光譜儀的前端，成像系統位于光譜儀的前端左側或前端右側，光譜儀的光軸與天文望遠鏡的光軸位于同一條直線上，光譜儀中的狹縫位于天文望遠鏡的光軸方向上的焦面上，成像系統的光軸垂直于天文望遠鏡的光軸，光譜儀與天文望遠鏡之間設置有分光鏡，分光鏡位于成像系統的光軸方向與天文望遠鏡的光軸方向相交處，分光鏡的鏡面與天文望遠鏡的光軸之間具有度的夾角，經天文望遠鏡后進入分光鏡的入射光束被分光鏡分為透射光束和反射光束，其中透射光束進入光譜儀，反射光束進入成像系統；

包括以下順序步驟：

步驟1：將鏡架上的天文望遠鏡撤去，在安裝天文望遠鏡的位置安裝所述調焦相機，通過調整使調焦相機的光軸與光譜儀的光軸位于同一條直線上，然后通過旋轉調焦相機的鏡筒來調整相機的焦距，使得光譜儀的狹縫在調焦相機中成清晰像；

步驟2：保持調焦相機的安裝位置不變，在成像系統的物方焦面位置安裝小孔板，小孔板上設置有通孔，沿成像系統的光軸方向調整小孔板的位置，直到小孔板在調焦相機中成清晰像，此時小孔板與狹縫像同時清晰，成像系統的焦面位置與光譜儀的焦面位置有了共同的參照物；

步驟3：保持小孔板的安裝位置不變，沿成像系統的光軸方向調整成像系統的位置，直到小孔板在成像系統中成清晰像；

步驟4：撤去小孔板和調焦相機，重新安裝天文望遠鏡，啟動天文望遠鏡，指向觀測目標，沿天文望遠鏡的光軸方向調整天文望遠鏡的位置，直至觀測目標在成像系統中成清晰像，此時天文望遠鏡與成像系統共焦面，也與光譜儀共焦面。