專利名稱：一種適合于白天工作的高分辨力成像自適應光學望遠鏡的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種望遠鏡，特別是適合于白天工作的高分辨力成像自適應光學望遠鏡。
背景技術(shù)：
自適應光學系統(tǒng)是一種實時探測和校正隨機光學波前像差的系統(tǒng)。常規(guī)的自適應光學望遠鏡工作在可見光波段范圍內(nèi)。2004年出版的SPIE中第943頁的云南天文臺1.2m自適應光學望遠鏡的精跟蹤回路的工作波段為0.4um-0.43um，高精跟蹤回路和高階誤差校正回路的工作波段為0.43um-0.7um，成像系統(tǒng)的工作波段為0.7um-1.0um。由于在可見光波段范圍內(nèi)天空背景的強度很大，此自適應光學望遠鏡不具備白天工作的能力；同時精密跟蹤系統(tǒng)位于望遠鏡鏡筒底部，精跟蹤回路和高精跟蹤回路高階誤差校正回路不共光軸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有自適應光學望遠鏡不能白天工作的問題，提供一種適合于白天工作的高分辨力成像自適應光學望遠鏡，具備在白天強天光背景下弱目標信號波前探測和高分辨力成像的能力。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是適合于白天工作的高分辨力成像自適應光學望遠鏡，其特征在于包括望遠鏡系統(tǒng)、精密跟蹤系統(tǒng)、自適應光學系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)，其特征在于所屬的精密跟蹤探測系統(tǒng)位于庫德房中；精密跟蹤探測系統(tǒng)核心探測器件為EMCCD；成像系統(tǒng)的核心探測器件為近紅外探測器，利用分光鏡分光，使哈特曼傳感器工作于近紅外波段。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)將精跟蹤系統(tǒng)置于庫德房中，使精密跟蹤系統(tǒng)、高精跟蹤回路以及高階誤差校正回路共光軸，提高了系統(tǒng)的探測精度；同時精密跟蹤探測系統(tǒng)的核心探測器件為EMCCD，由于EMCCD噪聲小(讀出噪聲＜1e-)量子效率高，從而提高對整體傾斜誤差的校正能力；(2)利用分光鏡分光，拓寬了高精跟蹤回路和高階誤差校正回路的工作波段，由于其部分工作波段為近紅外波段，減弱了白天強背景光的影響，提高了高精跟蹤回路對殘余整體傾斜誤差的校正能力以及高階誤差校正回路對高階誤差的校正能力。成像系統(tǒng)工作波段為近紅外波段，克服了強背景光和白天大氣湍流相對較強的影響，提高了成像分辨力。


圖1為本發(fā)明中自適應光學望遠鏡示意圖；圖2為本發(fā)明的庫德房的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的成像系統(tǒng)示意圖。
圖中1.主鏡，2.次鏡，3.反射鏡，4.傾斜反射鏡，5.反射鏡，6.反射鏡，7.分光鏡，8.反射鏡，9.反射鏡，10.離軸拋物鏡，11.離軸拋物鏡，12.場鏡，13.傾斜反射鏡，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)，20.哈特曼傳感器，21.波前處理機，22.EMCCD探測器，23.精跟蹤處理機，24.望遠鏡系統(tǒng)，25.精密跟蹤系統(tǒng)，26.跟蹤物鏡，27.自適應光學系統(tǒng)，28.成像探測器，29.圖像采集記錄系統(tǒng)，30.成像物鏡組，31.大氣色散校正器(ADC)，32.濾光片盤(F)，33.視場光欄。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明由望遠鏡系統(tǒng)24、精密跟蹤系統(tǒng)25、自適應光學系統(tǒng)27及成像系統(tǒng)19組成，望遠鏡系統(tǒng)24由主鏡1、次鏡2、反射鏡3組成；精密跟蹤系統(tǒng)25由一個回路由大行程高速傾斜反射鏡4，反射鏡5和6，分光鏡7，跟蹤物鏡26，精跟蹤探測器EMCCD探測器22和精跟蹤處理機23組成，用于校正望遠鏡粗跟蹤回路的殘余誤差，其中由跟蹤物鏡26和精跟蹤探測器EMCCD探測器22組成的精密跟蹤探測系統(tǒng)位于庫德房中；從目標來的光經(jīng)主鏡1、次鏡2、反射鏡3，到達高速傾斜反射鏡4后，再經(jīng)反射鏡6進入庫德房，進入庫德房的光部分經(jīng)分光鏡7反射進入精密跟蹤系統(tǒng)25的EMCCD探測器22，另一部分經(jīng)分光鏡7透射到達反射鏡8和9后進入縮束系統(tǒng)16，縮束系統(tǒng)16由離軸拋物鏡10、11和場鏡12組成，縮束系統(tǒng)16的作用是將望遠鏡來的光束口徑壓縮到與變形鏡口徑匹配，并且使望遠鏡主鏡1和變形鏡14滿足物象共軛關系，通過縮束系統(tǒng)的光經(jīng)高速傾斜反射鏡13和變形鏡14到達分光鏡15，從分光鏡15反射的光，再經(jīng)過反射鏡17和縮束系統(tǒng)18后進入哈特曼傳感器20，從分光鏡15透射的光進入成像系統(tǒng)19，其中縮束系統(tǒng)18的主要作用是將光束口徑縮小到與陣列透鏡匹配的光束口徑。
自適應光學系統(tǒng)27自適應光學系統(tǒng)由兩個校正回路組成高精跟蹤控制回路主要采用高速傾斜反射鏡13校正精跟蹤控制回路的殘差，其控制信號由哈特曼-夏克波前傳感器的整體傾斜信號提供，這樣可以減少分光，滿足目標傾斜校正的控制帶寬和精度要求；第二個回路為由高幀頻弱光夏克-哈特曼波前傳感器20、變形鏡14及實時波前處理機21組成高階誤差校正回路，用于校正大氣湍流和望遠鏡抖動產(chǎn)生的高階像差和靜態(tài)像差。
如圖2所示，庫德房中的核心器件有EMCCD探測器22、哈特曼傳感器20及成像探測器28，EMCCD探測器22主要用于探測整體傾斜信號，精跟蹤處理機根據(jù)EMCCD探測器22探測得到的整體傾斜誤差計算出控制電壓控制傾斜反射鏡13，從而實現(xiàn)對整體傾斜誤差的校正。哈特曼傳感器20用于探測殘余整體傾斜誤差和高階誤差，再由波前處理機21計算出控制信號控制傾斜反射鏡和變形鏡14，從而實現(xiàn)對殘余整體傾斜誤差和高階誤差的校正。
如圖3所示，成像系統(tǒng)由成像探測器28、圖像采集記錄系統(tǒng)29、成像物鏡組30、大氣色散校正器(ADC)31、濾光片盤(F)32和視場光欄33等。成像物鏡30有不同的焦比，用于調(diào)節(jié)不同的成像視場。大氣色散校正器(ADC)31用于補償大氣色散的影響。濾光片盤32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。成像探測器28為近紅外探測器，從而使得成像系統(tǒng)工作波段為近紅外波段，克服了強背景光和白天大氣湍流相對較強的影響，提高了成像分辨力。
權(quán)利要求
1.適合于白天工作的高分辨力成像自適應光學望遠鏡，由望遠鏡系統(tǒng)(24)、精密跟蹤系統(tǒng)(25)、自適應光學系統(tǒng)(27)及成像系統(tǒng)(19)組成，其特征在于所述的精密跟蹤系統(tǒng)(25)位于庫德房中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于白天工作的高分辨力成像自適應光學望遠鏡，其特征在于所述的精密跟蹤系統(tǒng)(25)由跟蹤物鏡(26)、傾斜反射鏡(13)、精跟蹤探測器EMCCD(22)以及精跟蹤處理機(23)組成；EMCCD探測器(22)用于探測整體傾斜信號，精跟蹤處理機(23)根據(jù)EMCCD探測器(22)探測得到的整體傾斜誤差計算出控制電壓控制傾斜反射鏡(13)，從而實現(xiàn)對整體傾斜誤差的校正。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合于白天工作的高分辨力成像自適應光學望遠鏡，其特征在于所述成像系統(tǒng)由成像探測器(28)、圖像采集記錄系統(tǒng)(29)、成像物鏡組(30)、大氣色散校正器(ADC)(31)、濾光片盤(F)(32)及視場光欄(33)組成，其中成像探測器(28)為近紅外探測器。
全文摘要
一種適合于白天工作的高分辨力成像自適應光學望遠鏡，包括望遠鏡系統(tǒng)、精密跟蹤系統(tǒng)、自適應光學系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)，精密跟蹤系統(tǒng)中精密跟蹤探測系統(tǒng)位于庫德房中，從而使得精密跟蹤系統(tǒng)、高精跟蹤回路以及高階誤差校正回路共光軸；同時精密跟蹤系統(tǒng)的核心探測器件為EMCCD，由于EMCCD噪聲小(讀出噪聲＜1e
文檔編號H01L27/148GK1908722SQ20061011243
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者饒長輝, 吳碧琳 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所