[發明專利]基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器及其工作方法

有效

• 申請號: 201911064429.6
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN110779443B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 張勇;張茜;倪季君;李燁平
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家天文臺南京天文光學技術研究所
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G01B9/02
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 栗仲平

基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器及其工作方法，特征是在被測拼接鏡面的子鏡拼縫上放置平晶或者球面透鏡，其前表面完全增透，后表面設置鍍膜；在被測拼接鏡面的子鏡和平晶或球面透鏡的另一側放置平行光源，其光線經過半透半反棱鏡垂直入射到平晶或者球面透鏡后表面一部分光束返回，另一部分經過子鏡表面沿原路反射，兩束反射光形成干涉條紋，經半透半反棱鏡進入顯微放大成像系統，用CCD或CMOS探測器進行靶面接受和數字化成像，即可處理處相鄰子鏡的拼接誤差。本發明避免了星光和波前傳感器占用和浪費光學系統的有限的高成像質量視場，價格便宜、性能穩定、不受環境因素影響。適用于各種光學拼接鏡面的相鄰子鏡之間拼接誤差檢測。

技術領域

本發明涉及一種基于干涉原理的拼接鏡面用接觸式邊緣傳感器，用于各類拼接鏡面光學系統，尤其是用于需要實現拼接天文望遠鏡鏡面拼接誤差檢測(包括共焦和共相拼接鏡面主動光學系統)的場合。本發明還涉及這種基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器的工作方法。

背景技術

高精度傳感器技術是科學技術高度發展的必然選擇。常見可用于拼接天文望遠鏡鏡鏡面時檢測鏡面高低的傳感器有很多種，主要分為接觸式和非接觸式，直接檢測式和間接檢測式等等；接觸式主要包括在鏡面背面或者側面安裝的電容、電感、電渦流等位移傳感器，通過預先定標來檢測鏡面高低；而非接觸式主要有光纖位移傳感器和其它基于光學系統的瞳孔檢測和像面檢測方法；直接檢測是指直接獲得高低差的位移表達，而間接檢測則需要檢測角度或者其它物理量通過公式或者方法間接獲得位移。

上述多種方法及其所實現的位移傳感器，都有各種各樣的缺點。接觸式測量在鏡面背面或者側面安裝位移傳感器，需要經常需要使用其它儀器來進行高低位置的傳感器標定，比如Keck、SALT、LAMOST望遠鏡拼接主鏡等，不能直接反映鏡面拼接的絕對誤差狀態；而光纖位移傳感器雖然能直接反映鏡面的高低，但是因為采用光學能量檢測，所以會給光學系統帶來雜光等多種因素的影響(當然可以通過密封措施避免)，此外光纖端面與鏡面距離會影響測量精度；基于光學檢測系統的瞳孔面檢測和像面檢測方法，會受到大氣湍流、溫度變化、噪聲等等各種環境因素變化的影響，精度有限并且檢測批量有限，使用場合有限。

非接觸直接檢測鏡面高低差的高精度電容式位移傳感器(CN201010120779.2)，雖然能直接測量鏡面高低差，精度高，但是電容傳感器受環境影響較大，價格昂貴，且只能測量鏡面高低差，無法同時獲得鏡面拼接誤差的多個自由度誤差(二面角誤差和鏡面高低差)。本申請還將提供這種基于干涉原理的拼接鏡面用邊緣傳感器的工作方法。

發明內容

本發明目的是提供一種基于干涉原理的拼接鏡面用接觸式邊緣傳感器，通過在拼接鏡面的拼縫上安裝平行平晶或者小曲率半徑球面透鏡，利用人造準直光源和顯微成像系統來觀察拼縫兩側條紋的關系比較，通過圖像處理能直接獲取拼接鏡面的拼接誤差(二面角誤差和活塞誤差)。本發明具有原理清晰明了、結構緊湊、工藝簡單等特點，可以采用人造光源，避免了在光學系統焦面上使用星光和波前傳感器，占用和浪費光學系統的有限的高成像質量視場，比起常規光學望遠鏡中邊緣位移傳感器，價格便宜、性能穩定、不受環境因素影響、安裝、裝配和調試極為方便，安裝精度要求低。本發明適用于各種光學拼接鏡面的相鄰子鏡之間拼接誤差檢測。