[发明专利]基于像散分解获得望远镜主次镜对准误差的方法

说明书

技术领域

本发明属于光电检测领域，涉及对准误差的分解计算方法，具体来说就是根据出瞳波前信息计算同轴反射式望远镜主次镜对准误差的方法。

背景技术

同轴反射式望远镜主次镜的对准误差会直接影响整个望远系统的光学特性，为了让望远镜尽可能按设计要求工作，需要尽可能减小主次镜的对准误差。特别是对于口径1m以上的大型望远镜和空间望远镜，不便于直接人工对准装调，主次镜如果对准误差过大将大大降低望远镜的成像质量，甚至使其无法完成既定任务。另外对于工作中的望远镜，由于震动、热变形、重量畸变等因素，也会引起主次镜的对准误差，为了保证望远镜一直处于最佳工作状态，必须实时修正主次镜的对准误差。基于出瞳波前误差的对准技术国内外都做了较多研究，但由于数学模型复杂或者装调过程繁琐，不便于快速、高精度对准主次镜。

常见的对准算法有CAA算法、逆向优化算法、SPGD算法等。Gao Zhishan，Chen Lei等人在文章《Computer aided alignment for a reference transmission sphere of an interferometer》，(《Optical Engineering》，43(1)，69-74(2004))中使用CAA算法对一个球面波产生器进行了对准，但该算法对于同轴反射望远镜不能很好的解耦像散，并且在实际测量时高阶像差受环境因素影响较大，不便于作为评估指标。Seonghui Kim，Ho-Soon Yang等人在文章《Merit function regression method for efficient alignment control of two-mirror optical systems》(《Optical Express》，15(8)，5059-5068(2007))中提出了使用优质函数衰减算法(即逆向优化算法)对准卡式望远镜主次镜的方法，但该算法计算时间不确定，且有可能收敛于局部极值。韩杏子、俞信等人在论文《随机并行梯度下降算法用于次镜校准的仿真研究》(《激光与光电子学进展》，47，042201(2010))中提出利用SPGD算法(随机并行梯度下降算法)在无波前传感器及系统参数未知的情况下对准共轴三镜系统的次镜，该算法同样存在收敛时间不确定，且有可能收敛于局部极值的弊端，由于次镜调整时为刚体运动，各个自由度的失调量引起的波前误差也不相同、影响大小也不相同，倾斜误差和离心误差有可能不同时收敛，算法的可靠性和稳定性不高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于像散分解，建立同轴反射望远镜主次镜失调量与出瞳波前误差之间的数学模型。

为了实现上述目的，本发明提供的基于像散分解获得望远镜主次镜对准误差的方法，获得望远镜主次镜对准误差的步骤包括以下：

步骤S1：对光学系统中的次镜进行测定，获得次镜四个失调量与采用泽尼克多项式表示的出瞳波前误差像散项和慧差项的泽尼克系数之间的比例系数，当测定失调量中的一项时，保持其它失调量不变；所述四个失调量包括：dx为次镜顶点沿x方向的第一平移失调量，dy为次镜顶点沿y方向的第二平移失调量，tx为次镜以次镜顶点为旋转中心绕x轴旋转的第一倾斜失调量，ty为次镜以次镜顶点为旋转中心绕y轴旋转的第二倾斜失调量；

步骤S2：以平行光或者轴上点为光源，测量光学系统出瞳处的波前误差，得到出瞳像散项和慧差项Coma的泽尼克系数；

步骤S3：将次镜的第一平移失调量和第二倾斜失调量分为一组，第二平移失调量和第一倾斜失调量分为一组，以主次镜理想位置时主镜光轴为Z轴，次镜顶点为坐标原点建立左手笛卡尔坐标系，将测得的出瞳像散项Ast分解为Ast_x和Ast_y，如下表示：

Ast=Ast02+Ast452---(1)]]>