【摘要】：為了在較大失調(diào)范圍內(nèi)準確求解離軸梅遜式無焦卡塞格林望遠鏡元件的失調(diào)量,提出了基于改進的靈敏度矩陣模型的計算機輔助裝調(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)學模型中加入二次修正項,對傳統(tǒng)計算機輔助裝調(diào)技術進行了改進。針對離軸望遠鏡系統(tǒng),分析了次鏡失調(diào)狀態(tài)下系統(tǒng)的像差特性,分別采用改進模型和傳統(tǒng)模型對系統(tǒng)失調(diào)量與像差間的映射關系進行近似,并對失調(diào)望遠鏡系統(tǒng)進行仿真裝調(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°;而改進方法對應的計算結(jié)果為:0.404mm、0.323mm、0.047mm和0.064°、0.065°,顯示改進后的靈敏度矩陣方法的失調(diào)量求解準確度大幅優(yōu)于傳統(tǒng)方法。最終,采用改進方法對望遠鏡進行裝調(diào),得到了軸上視場波像差(均方根值RMS)為0.056λ(λ=632.8nm),邊緣視場波像差RMS均優(yōu)于0.1λ的良好裝調(diào)結(jié)果。得到的結(jié)果滿足設計要求。
【圖文】：

陣法對離軸望遠鏡的裝調(diào)分析與計算３．１失調(diào)望遠鏡系統(tǒng)的像差特性待裝調(diào)的離軸梅遜式卡塞格林望遠鏡參數(shù)如表１所示。表１望遠鏡光學系統(tǒng)參數(shù)Ｔａｂ．１Ｏｐｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｅｌｅｓｃｏｐｅ光學面曲率半徑／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望遠鏡的光學結(jié)構(gòu)圖Ｆｉｇ．１Ｌａｙｏｕｔｏｆｔｅｌｅｓｃｏｐｅ圖１所示為該望遠鏡的光學結(jié)構(gòu)圖。該望遠鏡為光闌離軸系統(tǒng)，全視場角２ω＝０．１１６°，角放大率為１５倍，全視場內(nèi)波像差ＲＭＳ設計值優(yōu)于１／１００λ。由于主鏡公差嚴、自重大，故將主鏡作為整個系統(tǒng)的裝調(diào)基準。折疊鏡無光焦度，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)量計算方法。由于次鏡為離軸拋物面鏡，所以次鏡有５個有效的光學自由度：沿ｘ、ｙ、ｚ軸的偏心和繞ｘ、ｙ軸的轉(zhuǎn)動，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。由于望遠鏡為離軸系統(tǒng)，粗裝調(diào)時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，，故在分析與建模過程中次鏡的失調(diào)范圍設置如表２所示：表２次鏡的失調(diào)范圍Ｔａｂ．２ＭｉｓａｌｉｇｎｅｄｒａｎｇｅｏｆｓｅｃｏｎｄａｒｙｍｉｒｒｏｒΔ

模型對應一個實際失調(diào)狀態(tài)。通過光線追跡，即可得到５個視場下每一組失調(diào)量ΔＭ對應的Ｚ（ｊ）ｉ（Ｎ＋ΔＭ），同時也可以得到設計狀態(tài)下的Ｚ（ｊ）ｉ（Ｎ）。根據(jù)二次和一次項系數(shù)矩陣計算方法，可建立關于次鏡失調(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改進模型的計算誤差Ｆｉｇ．３Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｓｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌ２５９９第９期顧志遠，等：改進的靈敏度矩陣法在離軸望遠鏡裝調(diào)中的應用
【作者單位】： 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;中國科學院大學;長春奧普光電技術股份有限公司;
【基金】：國家863高技術研究發(fā)展計劃資助項目(No.2011AA12A103) 中國地質(zhì)調(diào)查局資助項目(No.1212011120227)
【分類號】：TH743

【參考文獻】

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本文編號：2538458