[發明專利]大視場巡天望遠鏡波前曲率傳感方法、裝置、設備及介質

有效

• 申請號: 202011246688.3
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112197877B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 安其昌;吳小霞;林旭東;王建立;陳濤;李洪文
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00;G02B23/00;G02B27/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 巴翠昆

本申請公開了一種大視場巡天望遠鏡波前曲率傳感方法、裝置、設備及介質，該方法包括：包括：對大口徑主焦點組件進行粗對準后，通過位于焦面兩側的錯位型曲率傳感器成像，得到離焦星點圖；獲取離焦星點圖的邊界，將離焦星點圖分割成多個子孔徑區域；子孔徑區域被分成未含邊界的純內部區域和含邊界的區域；在純內部區域內，求解出各純內部區域對應的波前曲率；在含邊界的區域內，求解出含邊界的區域對應的波前曲率和波前斜率，并利用極大似然估計約束波前斜率的參數；將求解出的波前曲率和約束后的波前斜率進行綜合整理分析，獲得望遠鏡的波前相位信息。這樣可以使最終求解的波前傳感的結果更精確，降低校正時間，提高校正精度。

技術領域

本發明涉及望遠鏡技術領域，特別是涉及一種大視場巡天望遠鏡波前曲率傳感方法、裝置、設備及介質。

背景技術

望遠鏡口徑的增加不僅可以有效地提高對臨近目標的分辨能力，同時還以平方規律提升望遠鏡的集光能力，可有效提升暗弱目標成像信噪比、拓展極限探測能力，最終實現對更加深遠的宇宙的探索。因此，大口徑大視場望遠鏡是未來驗證宇宙學最新理論、增加時域天文等領域學術話語權的關鍵。

大口徑大視場望遠鏡在近二十年來發展獲得了飛速發展，為了獲得更高的巡天效率與集光能力，其口徑與視場都在不斷擴大。主動光學作為大口徑大視場望遠鏡的關鍵技術，已經獲得了廣泛的應用。國外已經研制并成功運行多臺大口徑大視場望遠鏡，八米級的LSST已經投入建設，而國內尚未開展兩米以上的大視場望遠鏡研究。不論是在占領“太空高地”保障國土安全方面，還是在探測存在撞擊威脅的小行星等天文學鄰域，均存在較大的差距。為了進一步發揮大口徑大視場望遠鏡的探測能力，通過主動光學對望遠鏡中的各個主要部件進行獨立、實時的面形校正與姿態控制，不僅可以降低對光學加工、系統裝配精度的要求，還可以有效地放寬對大型跟蹤架剛度的要求，降低系統運動慣量。相對于高分辨成像望遠鏡，大口徑大視場望遠鏡觀測任務更加緊張，更長的觀測時間會直接影響結果為所面臨的外部觀測環境更加的惡劣。

目前，一般利用相位差異技術求解大視場巡天望遠鏡系統的波前相位，該技術是基于波前經過存在差異的光學系統(如引入少量的離焦)后產生的變化，利用優化迭代的方法進行波前相位的求解。但是，對于大視場巡天系統而言，相位差異技術單一像差量程小于一個波長的特點，導致其無法有效地針對巡天望遠鏡像差較大的邊緣視場；同時，天光背景與漸暈造成的光瞳非均勻照明，對相位恢復的精度也會造成影響。因此，相位差異技術在巡天主動光學望遠鏡波前傳感系統的應用，目前還存在著諸多限制因素。

因此，如何精確地求解波前相位，以提高整個主動光學系統的校正效果，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種大視場巡天望遠鏡波前曲率傳感方法、裝置、設備及介質，可以更精確地求解波前相位信息，降低校正時間，提高校正精度。其具體方案如下：

一種大視場巡天望遠鏡波前曲率傳感方法，包括：

對大口徑主焦點組件進行粗對準后，通過位于焦面兩側的錯位型曲率傳感器成像，得到離焦星點圖；

獲取所述離焦星點圖的邊界，將所述離焦星點圖分割成多個子孔徑區域；所述子孔徑區域被分成未含邊界的純內部區域和含邊界的區域；

在所述純內部區域內，求解出所述純內部區域對應的波前曲率；

在所述含邊界的區域內，求解出所述含邊界的區域對應的波前曲率和波前斜率，并利用極大似然估計約束波前斜率的參數；

將求解出的波前曲率和約束后的波前斜率進行綜合整理分析，獲得所述望遠鏡的波前相位信息。

優選地，在本發明實施例提供的上述大視場巡天望遠鏡波前曲率傳感方法中，獲取所述離焦星點圖的邊界，包括：

利用膨脹運算將所述離焦星點圖的孔洞進行平滑；