本實用新型屬于光學工程技術領域，具體地說涉及一種適用于天文望遠鏡的tip-tilt校正系統(tǒng)。

背景技術：

天文望遠鏡是支撐天文學發(fā)展的重要基礎，是人類認識宇宙的重要技術手段。目前的天文望遠鏡以地基為主，由于太陽輻射等因素引發(fā)的大氣湍流造成大氣折射率的隨機起伏，影響著地基天文望遠鏡的光學系統(tǒng)性能。自適應光學可以對目標光波前進行對應的校正。但是，用于實時校正大氣湍流的天文自適應光學系統(tǒng)通常需要一顆或多顆足夠亮的信標用于進行實時的波前探測。

對大氣湍流擾動導致的波前畸變進行模式分解，可以分為高階項和傾斜項(tip-tilt)兩大部分。由于大氣湍流具有隨時間快速變化的特性，因此，tip-tilt的影響具體表現(xiàn)為星象的抖動，在長時積分條件下表現(xiàn)為星象的彌散，降低天文望遠鏡的能量利用效率及成像分辨率。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的種種不足，為了解決上述問題，實用新型人對天文望遠鏡的原有光路結構進行改進，既便于進行tip-tilt校正，又能保證觀測星仍聚焦于天文望遠鏡的卡焦焦點位置，同時，觀測星光束的發(fā)散角不變，避免影響其它探測設備的位置。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種適用于天文望遠鏡的tip-tilt校正系統(tǒng)，包括觀測星光路和伴星取樣光路，還包括：

第一平移臺，位于觀測星光路上，其能夠沿著水平方向移動，所述第一平移臺上設有同光軸的第一全反鏡和反射鏡，且天文望遠鏡的卡焦焦點位于第一全反鏡的光軸上，所述反射鏡包括全反、透射率為10％且反射率為90％的兩種切換狀態(tài)；

第二平移臺，位于伴星取樣光路上，其能夠沿著水平方向移動，所述第二平移臺上設有中心帶孔且位于觀測星焦點的取樣鏡，所述取樣鏡處設有第一透鏡；

與取樣鏡同光軸設置的快反鏡和第二全反鏡，所述快反鏡位于第二平移臺的上方，且其與第一全反鏡平行設置，所述第二全反鏡位于第二平移臺的下方，且其分別與反射鏡、取樣鏡平行設置，所述第二全反鏡處設有第二透鏡；

與快反鏡通訊連接的CCD傳感器，用于采集伴星取樣光束的光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡進行tip-tilt校正。

進一步，所述取樣鏡上的孔位于觀測星焦點處，所述孔的圓心角為0.8′-1.2′。

進一步，所述第二透鏡的焦面位于其前、后焦點的等效中心處，以保證經過第二透鏡前、后的觀測星光束的發(fā)散角相等。

進一步，所述第一平移臺推出觀測星光路后，觀測星光束直接聚焦至天文望遠鏡的卡焦焦點處。

進一步，所述第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推入伴星取樣光路后，所述反射鏡處于全反的切換狀態(tài)，伴星取樣光束依次經第一全反鏡、快反鏡、取樣鏡、第一透鏡成像至CCD傳感器，觀測星光束依次經第一全反鏡、快反鏡、取樣鏡、第二全反鏡、第二透鏡和反射鏡成像至天文望遠鏡的卡焦焦點處。

進一步，所述第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推出伴星取樣光路后，所述反射鏡處于透射率為10％且反射率為90％的切換狀態(tài)，伴星取樣光束依次經第一全反鏡、快反鏡、第二全反鏡、第二透鏡和反射鏡成像至CCD傳感器，觀測星光束依次經第一全反鏡、快反鏡、第二全反鏡、第二透鏡和反射鏡成像至天文望遠鏡的卡焦焦點處。

另，本實用新型還提供一種適用于天文望遠鏡的tip-tilt校正系統(tǒng)的校正方法，包括如下步驟：

S1：觀察第一視場內是否存在伴星，若存在伴星，繼續(xù)步驟S2，否則，繼續(xù)步驟S3，所述第一視場的視場角為θ，且

S2：將第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推出伴星取樣光路，調整反射鏡使其處于透射率為10％且反射率為90％的切換狀態(tài)，CCD傳感器采集伴星的10％的光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡進行tip-tilt校正；

S3：觀察第二視場內是否存在伴星，若存在伴星，繼續(xù)步驟S4，否則，繼續(xù)步驟S5，所述第二視場的視場角為θ，且

S4：將第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推入伴星取樣光路，調整反射鏡使其處于全反的切換狀態(tài)，CCD傳感器采集伴星的全部光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡進行tip-tilt校正；

S5：將第一平移臺推出觀測星光路，觀測星光束直接聚焦至天文望遠鏡的卡焦焦點處，不損耗觀測星的能量。

進一步，當天文望遠鏡需要進行導星操作時，將第一平移臺推入觀測星光路且第二平移臺推入伴星取樣光路，調整反射鏡使其處于全反的切換狀態(tài)，CCD傳感器進行導星采集。

本實用新型的有益效果是：

1、在觀測星焦點處設置中心帶孔的取樣鏡，并對孔的圓心角進行優(yōu)選，以漏過圓心角以內的光束，且能夠全部反射圓心角以外的光束，第一平移臺和第二平臺能夠沿著水平方向移動，同時，反射鏡可以進行狀態(tài)切換，促使校正系統(tǒng)存在兩條相互獨立的伴星取樣光路，靈活度高，且只需一個CCD傳感器便可以兼顧采集兩條伴星取樣光路的光能信息，便于快反鏡進行tip-tilt校正，結構緊湊，保證不同應用狀態(tài)下光能的有效利用，提高成像分辨率。

2、第二透鏡的焦面位于其前、后焦點的等效中心處，保證觀測星光束的發(fā)散角相等，另外，天文望遠鏡的卡焦焦點位置不變，避免影響其它探測設備的位置。

附圖說明

圖1是本實用新型的整體結構示意圖；

圖2是原天文望遠鏡的光路結構示意圖。

附圖中：1-第一平移臺、2-第二平移臺、3-第一全反鏡、4-反射鏡、5-取樣鏡、6-快反鏡、7-第二全反鏡、8-CCD傳感器、9-第一透鏡、10-第二透鏡、11-天文望遠鏡的卡焦焦點；

其中，圖中帶箭頭的實線表示觀測星光路，帶箭頭的虛線表示伴星取樣光路。

具體實施方式

為了使本領域的人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合本實用新型的附圖，對本實用新型的技術方案進行清楚、完整的描述，基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其它類同實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。此外，以下實施例中提到的方向用詞，例如“上”“下”“左”“右”等僅是參考附圖的方向，因此，使用的方向用詞是用來說明而非限制本實用新型創(chuàng)造。

實施例一：

如圖1所示，一種適用于天文望遠鏡的tip-tilt校正系統(tǒng)，包括第一平移臺1、第二平移臺2、快反鏡6、第二全反鏡7和CCD傳感器8，其中，所述第一平移臺1、第二平移臺2均能夠沿著水平方向移動，以實現(xiàn)推入或推出光路。

所述第一平移臺1位于觀測星光路上，其表面設有同光軸的第一全反鏡3和反射鏡4，且天文望遠鏡的卡焦焦點12位于第一全反鏡3的光軸上，所述反射鏡4包括全反、透射率為10％且反射率為90％的兩種切換狀態(tài)，觀測星光束和伴星光束經第一全反鏡3進入校正系統(tǒng)中，經校正系統(tǒng)出射的觀測星光束經反射鏡4成像至天文望遠鏡的卡焦焦點11，如圖2所示，觀測星光束最終成像至天文望遠鏡的卡焦焦點11，也就是說，對原有光路結構進行改進后，觀測星仍能聚焦于天文望遠鏡的卡焦焦點11，避免影響其它探測設備的位置。

所述第二平移臺2位于伴星取樣光路上，其表面設有中心帶孔且位于觀測星焦點的取樣鏡5，所述取樣鏡5處設有第一透鏡9，取樣鏡5可以漏過圓心角以內的光束，且能夠將圓心角以外的光束全部反射至CCD傳感器8成像，所述取樣鏡5上的孔位于觀測星焦點處，所述孔的圓心角為0.8′-1.2′，優(yōu)選為1′。

所述快反鏡6位于第二平移臺2的上方，且其與第一全反鏡3平行設置，所述第二全反鏡7位于第二平移臺2的下方，且其分別與反射鏡4、取樣鏡5平行設置，另外，所述取樣鏡5、快反鏡6和第二全反鏡7同光軸設置，所述第二全反鏡7處設有第二透鏡10，所述第二透鏡10的焦面位于其前、后焦點的等效中心處，以保證經過第二透鏡10前、后的觀測星光束的發(fā)散角相等。另外，CCD傳感器8與快反鏡6通訊連接，CCD傳感器8用于采集伴星取樣光束的光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡6進行tip-tilt校正。

實施例二：

如圖1所示，本實施例與實施例一相同的部分不再贅述，不同的是：

針對國內大多數(shù)的天文望遠鏡而言，觀測星焦點處大小為1.5′-2.5′，抖動量在4′-5′，考慮存在一定離焦誤差和對準誤差，將取樣鏡5上的孔的圓心角設為1′，既保證了不卡觀測星光，又增加了第二視場內伴星的選擇數(shù)量。

第一視場內存在足夠亮、能夠被CCD傳感器8探測的伴星，第一視場的視場角為θ，且采用所述校正系統(tǒng)進行tip-tilt校正的步驟為：

將第一平移臺1推入觀測星光路，同時，將第二平移臺2推出伴星取樣光路，調整反射鏡4使其處于透射率為10％且反射率為90％的切換狀態(tài)，伴星取樣光束依次經第一全反鏡2、快反鏡6、第二全反鏡7、第二透鏡10并透射過反射鏡4，CCD傳感器8采集到伴星的10％的光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡6進行tip-tilt校正，與此同時，觀測星光束依次經第一全反鏡2、快反鏡6、第二全反鏡7、第二透鏡10并經反射鏡4反射后，成像至天文望遠鏡的卡焦焦點12處。利用第一視場內伴星的漏光作為信標光，進行tip-tilt校正，此種情況下，觀測星會相應的損失超過10％的能量，但是，校正效果最佳。

實施例三：

如圖1所示，本實施例與實施例二相同的部分不再贅述，不同的是：

第一視場內不存在伴星，而第二視場內存在伴星，所述第二視場的視場角為θ，且θ＝2′，采用所述校正系統(tǒng)進行tip-tilt校正的步驟為：

將第一平移臺1推入觀測星光路，同時，將第二平移臺2推入伴星取樣光路，調整反射鏡4使其處于全反的切換狀態(tài)，伴星取樣光束依次經第一全反鏡2、快反鏡6并經取樣鏡5反射，后經第一透鏡9成像至CCD傳感器8，CCD傳感器8采集伴星的全部光能信息，并將所述信息反饋給快反鏡6進行tip-tilt校正。與此同時，觀測星光束依次經第一全反鏡2、快反鏡6并穿過取樣鏡5上的孔，到達第二全反鏡7、第二透鏡10，最終經反射鏡4反射后，成像至天文望遠鏡的卡焦焦點11處。利用第二視場內伴星的全部光能作為信標光，進行tip-tilt校正，此種情況下，觀測星不損失光能，且能夠獲得一定的校正效果。

實施例四：

如圖1所示，本實施例與實施例三相同的部分不再贅述，不同的是：

所述第一、二視場內均不存在伴星，tip-tilt校正一般采用伴星作為信標光，由于伴星與觀測星經歷了不同的光束通道，兩者的抖動量存在一定差異，而采用第一、二視場內的伴星抖動做為校正目標，可以同時實現(xiàn)對觀測星抖動的有效校正。若第一、二視場內均不存在伴星，也就是說，觀測星與伴星間的距離較遠，兩者的抖動量存在較大的差異，因此，在此種情況下，不再進行tip-tilt校正。將第一平移臺1推出觀測星光路，觀測星光束直接聚焦至天文望遠鏡的卡焦焦點11處，不損耗觀測星的能量。

實施例五：

如圖1所示，本實施例與實施例四相同的部分不再贅述，不同的是：

當天文望遠鏡需要進行導星操作時，不再進行tip-tilt校正，將第一平移臺1推入觀測星光路，同時，將第二平移臺2推入伴星取樣光路，調整反射鏡4使其處于全反的切換狀態(tài)，CCD傳感器8進行導星采集即可。

以上已將本實用新型做一詳細說明，以上所述，僅為本實用新型之較佳實施例而已，當不能限定本實用新型實施范圍，即凡依本申請范圍所作均等變化與修飾，皆應仍屬本實用新型涵蓋范圍內。