[發明專利]一種大口徑望遠鏡副鏡姿態在位調整方法

有效

• 申請號: 201910090837.2
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109782408B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 張志勇;荀輝;馮志偉;白先勇;鄧元勇;王東光
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G02B7/00
• 分類號: G02B7/00;G02B27/62;G02B23/02
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明提供一種大口徑望遠鏡副鏡姿態在位調整方法，選用出瞳與被測望遠鏡的入瞳重合的平行光管，在中間瞳面的一部分形成檢測瞳面；光波前到達波前傳感器后被微透鏡陣列分成若干個子單元，在探測器靶面上所成的子像將相對于校準的參考子像發生偏移，獲取波前每個子單元的斜率，然后基于斜率重構波前獲得系統像差情況，以推算副鏡姿態的六維變化量，反饋給并聯六軸位移平臺對副鏡進行姿態調整，在此基礎上重復獲取新的六維變化量再去調整副鏡姿態，重復多次循環迭代，逐漸收斂，完成副鏡校正目的。本發明通過平行光管即可完成副鏡姿態探測任務，造價低，且平行光管僅利用整個望遠鏡的局部孔徑，完全可以探測副鏡姿態導致的波前變化。

技術領域

本發明涉及天文領域，特別是涉及一種基于人工構造星點，利用望遠鏡的局部孔徑實現望遠鏡副鏡姿態計算并實時調整的方法。

背景技術

大口徑望遠鏡通常采用反射式的主、副鏡結構，例如卡塞格林系統或格里高利系統等形式。為了追求更高的能量，更高的分辨率，目前研制的望遠鏡的口徑也越來越大。通常這種大口徑望遠鏡系統都采用龐大桁架結構用以支撐和固定主鏡和副鏡。在跟蹤觀測不同目標過程中，桁架結構由于其自身重力和環境溫度變化等因素的影響下，會不可避免的產生彎沉及形變，導致副鏡相對于主鏡的姿態發生變化，從而導致成像質量下降，無法滿足科學觀測需求。因此大型望遠鏡系統都會面臨如何調整副鏡姿態的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于人工構造星點，利用望遠鏡的局部孔徑實現望遠鏡副鏡姿態計算并實時調整的方法。

特別地，本發明提供一種大口徑望遠鏡副鏡姿態在位調整方法，包括如下步驟：

步驟100，選用與被測望遠鏡的主鏡按一定比例縮小口徑和焦比的平行光管，以與主鏡的入射光軸平行的方式安裝在被測望遠鏡上，且平行光管的出瞳與被測望遠鏡的入瞳重合；

步驟200，被測望遠鏡入瞳經過檢測光路的準直鏡后，成像于主鏡的中間瞳位置，平行光管的孔徑成像占據中間瞳面的一部分形成檢測瞳面；

步驟300，根據檢測光路需求選擇合適的準直鏡參數，進而確定檢測瞳面尺寸與適合的波前傳感器的參數，將波前傳感器放置于檢測瞳面，光波前到達波前傳感器后被微透鏡陣列分成若干個子單元，使探測器獲得點陣圖像；

步驟400，當副鏡姿態發生變化時，光波前通過波前傳感器的微透鏡陣列，在探測器靶面上所成的子像將相對于校準的參考子像發生偏移，計算該偏移量以獲取波前每個子單元的斜率，然后基于斜率重構波前，即可獲得系統像差情況；

步驟500，根據像差值推算副鏡姿態的六維變化量，然后反饋給并聯六軸位移平臺，以該六維變化量對副鏡進行姿態調整，在此基礎上重復步驟400獲取新的六維變化量再去調整副鏡姿態，重復多次循環迭代，逐漸收斂，完成副鏡校正目的。

在本發明的一個實施方式中，所述步驟400中，獲得系統像差情況的具體方法如下：

使用Zernike多項式最小二乘擬合波前，得到Zernike系數，Zernike系數即可直接反映其對應的像差值。

在本發明的一個實施方式中，所述平行光管架設在可水平伸縮或旋轉的機械裝置上，在所述被測望遠鏡做姿態調整時，機械裝置通過伸縮或旋轉的方式控制所述平行光管進入所述被測望遠鏡的入瞳面，姿態調整結束后再利用所述機械裝置用同樣的方式將所述平行光管移出光路。

在本發明的一個實施方式中，在探測姿態的變化之前，使用平行光校準所述波前傳感器，以確定副鏡姿態沒有發生變化時所述波前傳感器生成參考子像的位置。