專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可同時(shí)用于高分辨力成像和光度測(cè)量的光電望遠(yuǎn)鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電望遠(yuǎn)鏡，特別是可同時(shí)用于高分辨力成像和光度測(cè)量。
背景技術(shù)：
自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡在目標(biāo)高分辨力成像中已經(jīng)得到了應(yīng)用。2004年出版的SPIE中第943頁(yè)云南天文臺(tái)1.2m自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡可用于目標(biāo)高分辨力成像，然而此自適應(yīng)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡僅用于高分辨力成像，不能用于光度測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可同時(shí)用于高分辨力成像和光度測(cè)量的光電望遠(yuǎn)鏡。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是可同時(shí)用于高分辨力成像和光度測(cè)量的光電望遠(yuǎn)鏡，由望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)組成，成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)包括成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)，從目標(biāo)來(lái)的光經(jīng)主鏡、次鏡和反射鏡組成的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)后，進(jìn)入自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，即經(jīng)高速傾斜反射鏡和反射鏡到達(dá)分光鏡，部分光經(jīng)分光鏡透射進(jìn)入跟蹤物鏡后再進(jìn)入精跟蹤探測(cè)器，再由精跟蹤處理器進(jìn)行處理，分光鏡的另一部分光分別依次經(jīng)過(guò)三個(gè)反射鏡后導(dǎo)入縮束系統(tǒng)1，縮束系統(tǒng)1由離軸拋物鏡、離軸拋物鏡和場(chǎng)鏡組成，縮束系統(tǒng)1的作用是將望遠(yuǎn)鏡來(lái)的光束口徑壓縮到與變形鏡口徑匹配，并且使望遠(yuǎn)鏡主鏡和變形鏡滿(mǎn)足物象共軛關(guān)系，通過(guò)縮束系統(tǒng)1的光經(jīng)高速傾斜反射鏡和變形鏡到達(dá)分光鏡，從分光鏡反射的光經(jīng)反射鏡和縮束系統(tǒng)2后進(jìn)入哈特曼傳感器，透射的光到達(dá)分光鏡，從分光鏡反射的光進(jìn)入光度測(cè)量系統(tǒng)，同時(shí)透射的光進(jìn)入成像探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行成像探測(cè)。
本發(fā)明的原理本發(fā)明的成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)位于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的變形鏡后，光度測(cè)量系統(tǒng)核心探測(cè)器件為EMCCD。由于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)校正了波前擾動(dòng)高階誤差以及部分整體傾斜誤差，成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)位于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的變形鏡后可提高光度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度和成像系統(tǒng)的成像分辨力，同時(shí)光度測(cè)量系統(tǒng)核心探測(cè)器件EMCCD噪聲小(讀出噪聲＜1e-)量子效率高，可進(jìn)一步提高目標(biāo)光度信息測(cè)量的精度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)①此光電望遠(yuǎn)鏡可同時(shí)用于高分辨力成像和光度測(cè)量；②由于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)校正了波前擾動(dòng)高階誤差以及部分整體傾斜誤差，提高了成像系統(tǒng)的分辨力以及光度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度。③光度測(cè)量系統(tǒng)中的核心探測(cè)器件EMCCD量子效率高、噪聲小(讀出噪聲＜1e-)、探測(cè)能力強(qiáng)，可進(jìn)一步提高光度測(cè)量精度。


圖1為本發(fā)明中光電望遠(yuǎn)鏡示意圖；圖2為本發(fā)明中成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)示意圖。
圖中1主鏡，2次鏡，3反射鏡，4傾斜反射鏡1，5反射鏡，6分光鏡，7反射鏡，8反射鏡，9反射鏡，10離軸拋物鏡，11離軸拋物鏡，12場(chǎng)鏡，13傾斜反射鏡2，14變形鏡，15分光鏡，16縮束系統(tǒng)1，17反射鏡，18縮束系統(tǒng)2，19成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)，20哈特曼傳感器，21跟蹤物鏡，22精跟蹤探測(cè)器，23分光鏡，24 EMCCD，25光敏靶面，26光度處理機(jī)，27成像探測(cè)器，28圖像采集記錄系統(tǒng)，29成像系統(tǒng)，30精跟蹤處理機(jī)，31自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，32望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，33光度測(cè)量系統(tǒng)，34大氣色散校正器(ADC)，35濾光片盤(pán)(F)，36視場(chǎng)光欄，37成像物鏡組，38成像物鏡組。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，如圖1所示，本發(fā)明由望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)32、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)31、成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)19組成，成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)19包括成像系統(tǒng)29和光度測(cè)量系統(tǒng)33，從目標(biāo)來(lái)的光經(jīng)主鏡1、次鏡2和反射鏡3組成的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)32后，進(jìn)入自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)31，即經(jīng)高速傾斜反射鏡4和反射鏡5到達(dá)分光鏡6，部分光經(jīng)分光鏡6透射進(jìn)入跟蹤物鏡21后再進(jìn)入精跟蹤探測(cè)器22，再由精跟蹤處理器30進(jìn)行處理，分光鏡6的另一部分光分別依次經(jīng)過(guò)反射鏡7、8、9導(dǎo)入縮束系統(tǒng)1(16)，縮束系統(tǒng)1(16)由離軸拋物鏡10、離軸拋物鏡11和場(chǎng)鏡12組成，縮束系統(tǒng)1(16)的作用是將望遠(yuǎn)鏡32來(lái)的光束口徑壓縮到與變形鏡口徑匹配，并且使望遠(yuǎn)鏡主鏡1和變形鏡14滿(mǎn)足物象共軛關(guān)系，通過(guò)縮束系統(tǒng)的光經(jīng)高速傾斜反射鏡13和變形鏡14到達(dá)分光鏡15，從分光鏡15反射的光經(jīng)反射鏡17和縮束系統(tǒng)18進(jìn)入哈特曼傳感器20，透射的光到達(dá)分光鏡23，從分光鏡23反射的光進(jìn)入光度測(cè)量系統(tǒng)33，同時(shí)透射的光進(jìn)入成像探測(cè)系統(tǒng)29。
自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)31由三個(gè)校正回路組成，一個(gè)回路由大行程高速傾斜反射鏡4、跟蹤物鏡21和精跟蹤探測(cè)器22和精跟蹤處理機(jī)30組成的精跟蹤控制回路，用于校正望遠(yuǎn)鏡粗跟蹤回路的殘余誤差；另一個(gè)回路為高精跟蹤控制回路，它主要采用高速傾斜反射鏡13校正精跟蹤控制回路的殘差，其控制信號(hào)由哈特曼-夏克波前傳感器的整體傾斜信號(hào)提供，這樣可以減少分光，滿(mǎn)足目標(biāo)傾斜校正的控制帶寬和精度要求；第三個(gè)回路為由高幀頻弱光夏克-哈特曼波前傳感器20和匹配的變形鏡14，以及實(shí)時(shí)波前處理機(jī)組成高階誤差校正回路，用于校正大氣湍流和望遠(yuǎn)鏡抖動(dòng)產(chǎn)生的高階像差和靜態(tài)像差。
如圖2所示為成像系統(tǒng)29和光度測(cè)量系統(tǒng)33，其中成像系統(tǒng)29包括成像探測(cè)器27、圖像采集記錄系統(tǒng)28、成像物鏡組37、大氣色散校正器(ADC)34、濾光片盤(pán)(F)35和視場(chǎng)光欄36等。成像物鏡37有不同的焦比，用于調(diào)節(jié)不同的成像視場(chǎng)。大氣色散校正器(ADC)34用于補(bǔ)償大氣色散的影響。濾光片盤(pán)35上裝有中性濾光片和光譜濾光片，用于調(diào)節(jié)光度和抑制背景光的影響。
光度測(cè)量系統(tǒng)33包括EMCCD探測(cè)器24和光度處理機(jī)26以及物鏡組38，從分光鏡23反射的光經(jīng)過(guò)物鏡組38進(jìn)入EMCCD探測(cè)器24所探測(cè)得到的光度，其輸出的信號(hào)送至光度處理機(jī)26進(jìn)行計(jì)算，光度處理機(jī)26由公式①計(jì)算光斑的光度E=Σm=1MΣn=1NInm]]>①式中，m＝1～M，n＝1～N其中M，N，分別是EMCCD探測(cè)器24光敏靶面25的像素范圍，Inm是EMCCD24光敏靶面25上第(n，m)個(gè)像素接收到的信號(hào)。
權(quán)利要求
1.一種可同時(shí)用于高分辨力成像和光度測(cè)量的光電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于包括望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)(32)、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)(31)、成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)(19)，其中有光度測(cè)量系統(tǒng)(19)，從目標(biāo)來(lái)的光經(jīng)主鏡(1)、次鏡(2)和反射鏡(3)組成的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)(32)后，進(jìn)入自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)(31)，即經(jīng)高速傾斜反射鏡(4)和反射鏡(5)到達(dá)分光鏡(6)，部分光經(jīng)分光鏡(6)透射進(jìn)入跟蹤物鏡(21)后再進(jìn)入精跟蹤探測(cè)器(22)，再由精跟蹤處理器(30)進(jìn)行處理，分光鏡(6)的另一部分光分別依次經(jīng)過(guò)三個(gè)反射鏡(7、8、9)導(dǎo)入縮束系統(tǒng)1(16)，縮束系統(tǒng)1(16)由離軸拋物鏡(10)、離軸拋物鏡(11)和場(chǎng)鏡(12)組成，縮束系統(tǒng)1(16)的作用是將望遠(yuǎn)鏡(32)來(lái)的光束口徑壓縮到與變形鏡(14)的口徑匹配，并且使望遠(yuǎn)鏡主鏡(1)和變形鏡(14)滿(mǎn)足物象共軛關(guān)系，通過(guò)縮束系統(tǒng)1(16)的光經(jīng)高速傾斜反射鏡(13)和變形鏡(14)到達(dá)分光鏡(15)，從分光鏡(15)反射的光經(jīng)反射鏡(17)和縮束系統(tǒng)2(18)進(jìn)入哈特曼傳感器(20)，透射的光到達(dá)分光鏡(23)，從分光鏡(23)反射的光進(jìn)入光度測(cè)量系統(tǒng)(33)進(jìn)行光度測(cè)量，同時(shí)透射的光進(jìn)入成像探測(cè)系統(tǒng)(29)進(jìn)行成像探測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可同時(shí)用于高分辨力成像和光度測(cè)量的光電望遠(yuǎn)鏡，其特征在于所述的光度測(cè)量系統(tǒng)(33)包括EMCCD探測(cè)器(24)和光度處理機(jī)(26)以及物鏡組(38)，從分光鏡(23)反射的光經(jīng)過(guò)物鏡組(38)進(jìn)入EMCCD探測(cè)器(24)所探測(cè)得到的光度，其輸出的信號(hào)送至光度處理機(jī)(26)進(jìn)行光度計(jì)算。
全文摘要
一種可同時(shí)用于高分辨力成像和光度測(cè)量的光電望遠(yuǎn)鏡，包括望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)，成像系統(tǒng)和光度測(cè)量系統(tǒng)位于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的變形鏡后，光度測(cè)量系統(tǒng)核心探測(cè)器件為EMCCD探測(cè)器。本發(fā)明中可提高光度測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度和成像系統(tǒng)的成像分辨力，同時(shí)光度測(cè)量系統(tǒng)核心探測(cè)器件EMCCD噪聲小(讀出噪聲＜1e
文檔編號(hào)G01B9/06GK1940467SQ20061011243
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者饒長(zhǎng)輝, 吳碧琳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所