【摘要】：為了在較大失調(diào)范圍內(nèi)準(zhǔn)確求解離軸梅遜式無(wú)焦卡塞格林望遠(yuǎn)鏡元件的失調(diào)量,提出了基于改進(jìn)的靈敏度矩陣模型的計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)方法。分析了傳統(tǒng)靈敏度矩陣法的原理及局限性,并在傳統(tǒng)方法的數(shù)學(xué)模型中加入二次修正項(xiàng),對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。針對(duì)離軸望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),分析了次鏡失調(diào)狀態(tài)下系統(tǒng)的像差特性,分別采用改進(jìn)模型和傳統(tǒng)模型對(duì)系統(tǒng)失調(diào)量與像差間的映射關(guān)系進(jìn)行近似,并對(duì)失調(diào)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)進(jìn)行仿真裝調(diào)。仿真裝調(diào)結(jié)果表明:在次鏡偏心為±8mm、傾斜為±1.5°的失調(diào)范圍內(nèi),傳統(tǒng)方法計(jì)算得到的次鏡x、y、z偏心量和α、β傾斜量均方根誤差分別是:2.689mm、2.494mm、0.194mm和0.500°、0.525°;而改進(jìn)方法對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)果為:0.404mm、0.323mm、0.047mm和0.064°、0.065°,顯示改進(jìn)后的靈敏度矩陣方法的失調(diào)量求解準(zhǔn)確度大幅優(yōu)于傳統(tǒng)方法。最終,采用改進(jìn)方法對(duì)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行裝調(diào),得到了軸上視場(chǎng)波像差(均方根值RMS)為0.056λ(λ=632.8nm),邊緣視場(chǎng)波像差RMS均優(yōu)于0.1λ的良好裝調(diào)結(jié)果。得到的結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

陣法對(duì)離軸望遠(yuǎn)鏡的裝調(diào)分析與計(jì)算３．１失調(diào)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的像差特性待裝調(diào)的離軸梅遜式卡塞格林望遠(yuǎn)鏡參數(shù)如表１所示。表１望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)Ｔａｂ．１Ｏｐｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｅｌｅｓｃｏｐｅ光學(xué)面曲率半徑／ｍｍ間隔／ｍｍ非球面系數(shù)直徑／ｍｍ離軸量／ｍｍ主鏡（光闌）－７５００－２２５０Ｋ＝－１５００－７００折疊鏡Ｉｎｆｉｎｉｔｙ１２５００２３０－次鏡５００ＩｎｆｉｎｉｔｙＫ＝－１４０－４６．７像面Ｉｎｆｉｎｉｔｙ————圖１望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖Ｆｉｇ．１Ｌａｙｏｕｔｏｆｔｅｌｅｓｃｏｐｅ圖１所示為該望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖。該望遠(yuǎn)鏡為光闌離軸系統(tǒng)，全視場(chǎng)角２ω＝０．１１６°，角放大率為１５倍，全視場(chǎng)內(nèi)波像差ＲＭＳ設(shè)計(jì)值優(yōu)于１／１００λ。由于主鏡公差嚴(yán)、自重大，故將主鏡作為整個(gè)系統(tǒng)的裝調(diào)基準(zhǔn)。折疊鏡無(wú)光焦度，僅使用經(jīng)緯儀就可以將其調(diào)整在公差范圍內(nèi)，故僅需研究失調(diào)次鏡的像差特性及其失調(diào)量計(jì)算方法。由于次鏡為離軸拋物面鏡，所以次鏡有５個(gè)有效的光學(xué)自由度：沿ｘ、ｙ、ｚ軸的偏心和繞ｘ、ｙ軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，用向量表示：ΔＭ＝［Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δα，Δβ］。利用ＣｏｄｅＶ和Ｍａｔｌａｂ基于ＣＯＭ接口通信方法可以方便地分析失調(diào)次鏡的像差特性。由于望遠(yuǎn)鏡為離軸系統(tǒng)，粗裝調(diào)時(shí)元件的定位誤差較大，為保證在失調(diào)量較大的情況下本文方法的有效性，，故在分析與建模過(guò)程中次鏡的失調(diào)范圍設(shè)置如表２所示：表２次鏡的失調(diào)范圍Ｔａｂ．２ＭｉｓａｌｉｇｎｅｄｒａｎｇｅｏｆｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｉｒｒｏｒΔ

模型對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)際失調(diào)狀態(tài)。通過(guò)光線追跡，即可得到５個(gè)視場(chǎng)下每一組失調(diào)量ΔＭ對(duì)應(yīng)的Ｚ（ｊ）ｉ（Ｎ＋ΔＭ），同時(shí)也可以得到設(shè)計(jì)狀態(tài)下的Ｚ（ｊ）ｉ（Ｎ）。根據(jù)二次和一次項(xiàng)系數(shù)矩陣計(jì)算方法，可建立關(guān)于次鏡失調(diào)量的多元二次方程組：Ｚ（ｊ）ｉ（Ｎ＋ΔＭ）＝ΔＭ·（Ａ（ｊ）ｉ）５×５·ΔＭＴ＋ΔＭ·（Ｂ（ｊ）ｉ）５×１＋Ｚ（ｊ）ｉ（Ｎ），（８）其中：４≤ｉ≤９；１≤ｊ≤５。圖３改進(jìn)模型的計(jì)算誤差Ｆｉｇ．３Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｓｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌ２５９９第９期顧志遠(yuǎn)，等：改進(jìn)的靈敏度矩陣法在離軸望遠(yuǎn)鏡裝調(diào)中的應(yīng)用
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;中國(guó)科學(xué)院大學(xué);長(zhǎng)春奧普光電技術(shù)股份有限公司;
【基金】：國(guó)家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(No.2011AA12A103) 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局資助項(xiàng)目(No.1212011120227)
【分類號(hào)】：TH743

【參考文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2538458