專利名稱：以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡的制作方法
以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光機電一化設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡。
背景技術(shù)：
太陽望遠鏡是一種專用于觀測太陽的天文望遠鏡，在長時間觀測時，由于光學(xué)、機械、電器和氣象等因素，會造太陽的像慢慢偏離初始位置，為了解決這個問題，一般采用在望遠鏡機架上另行加裝一只較小的導(dǎo)星鏡筒，利用導(dǎo)星鏡里的太陽像，來人工導(dǎo)星或計算機自動導(dǎo)星，即人工或計算機識別導(dǎo)星太陽像的偏差，控制電機微動，消除這個偏差，則導(dǎo)星像保持不動，由于導(dǎo)星鏡筒固定安裝在主鏡筒上，且長度及重量變形較小，故主鏡的太陽像也不動，達到了太陽像穩(wěn)定的目標。
目前對太陽的自動導(dǎo)行，有四種方法。
I、光電管自動導(dǎo)行非常不穩(wěn)定，對太陽的亮度、云量、天光等十分敏感，而且精度很低，故已經(jīng)基本被淘汰；2、線陣CCD或條形CCD自動導(dǎo)行接收的太陽信息太少，精度低，抗干擾能力低；3、采用大靶面面陣CCD，對太陽整體成像，自動導(dǎo)行精度高，但大CCD成本高昂；4、拼接像導(dǎo)星法，用分割導(dǎo)星鏡物鏡的方法，把導(dǎo)星太陽像分割成四個，并偏折后拼接成像。例如中國發(fā)明專利2007 I 0020041. 7 :一種天文望遠鏡視頻CXD自動導(dǎo)星方法，步驟如下在導(dǎo)星鏡筒或主鏡筒上安裝視頻CXD ;通過CXD圖像處理，得到天體的圖像；旋轉(zhuǎn) CCD,使天體像的移動在X方向與赤經(jīng)或赤緯平行，用視頻CCD對天體成像；計算機用視頻捕捉卡得到視頻圖像，根據(jù)該視頻圖像及其變化進行導(dǎo)星；計算機通過視頻捕捉卡得到視頻圖像后，進行導(dǎo)星的處理流程。循環(huán)執(zhí)行上述過程直至導(dǎo)星結(jié)束。CXD對準中央?yún)^(qū)域，采集的圖像中包含了太陽四個方向的運動量，計算機分析圖像的偏移量，即能實現(xiàn)用小靶面面陣CCD，實現(xiàn)高分辨率的太陽導(dǎo)行，但物鏡分割及偏折的裝配比較復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提出了一種新型的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡，本發(fā)明能夠克服現(xiàn)有技術(shù)精度低、抗干擾能力低，或成本高昂，或物鏡分割及偏折的裝配比較復(fù)雜，等等不足，利用光楔的折光來使太陽像偏折，免除了分割鏡面，裝配和調(diào)試極為方便。同時，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作和裝配容易，便于批量生產(chǎn)。
完成上述發(fā)明任務(wù)的技術(shù)方案是，一種以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡， 在導(dǎo)星鏡筒或主鏡筒上安裝有視頻CCD，其特征在于，在所述的導(dǎo)行物鏡前面，安裝有四只光楔，該四只光楔的楔角和形狀相同；該四只光楔的安裝位置是圍繞導(dǎo)行物鏡的中軸，成 90°均勻分布；該四只光楔的彼此的方向是各成90°設(shè)置。
其基本原理仍采用拼接像導(dǎo)星法，但不再分割導(dǎo)星鏡物鏡，而是在物鏡設(shè)置四個不同方向的光楔，利用光楔的折光來使太陽像偏折，免除了分割鏡面，裝配和調(diào)試極為方便。
本發(fā)明任務(wù)的以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡筒的工作原理，如圖I、圖2、圖3所示I、圖I為光楔示意圖，光楔為透明的玻璃薄片，一端厚，一端薄。圖中，入射光線I、出射光線2。α為光楔楔角，β為光線偏轉(zhuǎn)角度，n為玻璃折射率，則β=(η-1). a 0
2、圖2，在導(dǎo)行物鏡3前面，安裝四只光楔4、5、6、7，選定光楔的玻璃材料后，其折射率η即確定，四只光楔的楔角和形狀相同，方便制作和安裝，但楔角分別向上、下、左、右 (圖中的)四個方向安裝，可使太陽的像分別向四個位置偏離，形成如圖3所示的拼接太陽3、圖3中，帶虛線的8是未加光楔時導(dǎo)行物鏡形成的太陽像，9、10、11、12分別為光楔 6、5、4、7形成的太陽像，矩形框13是導(dǎo)行CCD相機的靶面，其中央的暗區(qū)14即為導(dǎo)行的目標像，其中攜帶了太陽像在左右和上下兩個方向的移動信息；4、用計算機程序定時(一般每隔5-10秒計算一次)計算CXD中圖像的重心，利用重心的偏移量，控制望遠鏡消除太陽像的移動，即可保持太陽像長時間保持在極小的偏差內(nèi)，達到自動導(dǎo)行的目標。
本發(fā)明的優(yōu)化方案中，所述的四個光楔的參數(shù)，推薦采用以下數(shù)據(jù)光楔楔角α 為32角分-40角分，光線偏轉(zhuǎn)角度β為16角分-20角分，玻璃折射率η為I. 4-1. 6。
其中的最佳參數(shù)為光楔楔角α為35角分，光線偏轉(zhuǎn)角度β為17. 5角分，玻璃折射率η為1.5。
本發(fā)明的優(yōu)點是克服了現(xiàn)有技術(shù)精度低、抗干擾能力低，或成本高昂，或物鏡分割及偏折的裝配比較復(fù)雜，等等不足，利用光楔的折光來使太陽像偏折，免除了分割鏡面，裝配和調(diào)試極為方便。同時，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作和裝配容易，便于批量生產(chǎn)。


圖I :為光楔結(jié)構(gòu)不意圖；圖中，α為光楔楔角，即光楔兩個面之間的夾角，β為光線偏轉(zhuǎn)角度；圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為經(jīng)四個光楔偏折后的太陽像示意圖。
具體實施方式
實施例1，以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡，在導(dǎo)星鏡筒或主鏡筒上安裝有視頻CCD，在所述的導(dǎo)行物鏡前面，安裝有四只光楔，該四只光楔的楔角和形狀相同；該四只光楔的安裝位置是圍繞導(dǎo)行物鏡的中軸，成90°均勻分布；該四只光楔的彼此的方向是各成90°設(shè)置。
參照圖1，光楔不意圖，光楔為透明的玻璃薄片，一端厚，一端薄。圖中，入射光線I、出射光線2，α為光楔楔角，β為光線偏轉(zhuǎn)角度，η為玻璃折射率，則β=(η-1). α。
圖2中，在導(dǎo)行物鏡3前面，安裝四只光楔4、5、6、7。
圖3中，帶虛線的8是未加光楔時導(dǎo)行物鏡形成的太陽像，9、10、11、12分別為經(jīng)光楔6，5、4、7偏折后，向左、上、右、下偏折形成的太陽像；矩形框13是導(dǎo)行CXD相機的靶面， 其中央的暗區(qū)14即為導(dǎo)行的目標像，其中攜帶了太陽像在上、下、左、右四個方位的移動信肩、O
旋轉(zhuǎn)CCD，使天體像的移動在X方向與赤經(jīng)或赤緯平行，對天體成像；計算機用視頻捕捉卡得到視頻圖像，根據(jù)該視頻圖像及其變化進行導(dǎo)星；計算機通過視頻捕捉卡得到視頻圖像后，進行導(dǎo)星的處理流程。循環(huán)執(zhí)行上述過程直至導(dǎo)星結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡，在導(dǎo)星鏡筒或主鏡筒上安裝有視頻CCD，其特征在于，在所述的導(dǎo)行物鏡前面，安裝有四只光楔；該四只光楔的楔角和形狀相同；該四只光楔的安裝位置是圍繞導(dǎo)行物鏡的中軸，成90°均勻分布；該四只光楔的彼此的方向是各成90°設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡，其特征在于，所述的四個光楔的參數(shù)是光楔楔角α為32角分-40角分，光線偏轉(zhuǎn)角度β為16角分-20角分，玻璃折射率η為I. 4-1. 6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡，其特征在于，所述的四個光楔的參數(shù)是光楔楔角α為35角分，光線偏轉(zhuǎn)角度β為17. 5角分，玻璃折射率η 為 I. 5。
全文摘要
以光楔為折光元件的太陽望遠鏡導(dǎo)星鏡，在導(dǎo)星鏡筒或主鏡筒上安裝有視頻CCD，特征是，在導(dǎo)行物鏡前面，安裝有四只光楔，四只光楔的楔角和形狀相同；四只光楔的安裝位置是圍繞導(dǎo)行物鏡的中軸，成90o均勻分布；四只光楔的彼此的方向是各成90o設(shè)置。四個光楔的參數(shù)是光楔楔角α為32角分-40角分，光線偏轉(zhuǎn)角度β為16角分-20角分，玻璃折射率n為1.4-1.6。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)精度低、抗干擾能力低，或成本高昂，或物鏡分割及偏折的裝配比較復(fù)雜等不足，利用光楔的折光來使太陽像偏折，免除了分割鏡面，裝配和調(diào)試極為方便。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制作和裝配容易，便于批量生產(chǎn)。
文檔編號G02B23/00GK102928972SQ20121051432
公開日2013年2月13日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者胡企千, 朱慶生, 周小軍, 張露 申請人:南京中科天文儀器有限公司