CN100587389C - 一种可同时用于高分辨力成像和光度测量的光电望远镜 - Google Patents

Abstract

一种可同时用于高分辨力成像和光度测量的光电望远镜，包括望远镜系统、自适应光学系统、成像系统和光度测量系统，成像系统和光度测量系统位于自适应光学系统的变形镜后，光度测量系统核心探测器件为EMCCD探测器。本发明中可提高光度测量系统的测量精度和成像系统的成像分辨力，同时光度测量系统核心探测器件EMCCD噪声小(读出噪声＜le^-)量子效率高，可进一步提高目标光度信息测量的精度。

Description

一种可同时用于高分辨力成像和光度测量的光电望远镜

技术领域

本发明涉及一种光电望远镜，特别是可同时用于高分辨力成像和光度测量。

背景技术

自适应光学望远镜在目标高分辨力成像中已经得到了应用。2004年出版的SPIE中第943页云南天文台1.2m自适应光学望远镜可用于目标高分辨力成像，然而此自适应光学望远镜仅用于高分辨力成像，不能用于光度测量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可同时用于高分辨力成像和光度测量的光电望远镜。

本发明的技术解决方案是：可同时用于高分辨力成像和光度测量的光电望远镜，由望远镜系统、自适应光学系统、成像系统和光度测量系统组成，成像系统和光度测量系统包括成像系统和光度测量系统，从目标来的光经主镜、次镜和第一反射镜组成的望远镜系统后，进入自适应光学系统，即经第一高速倾斜反射镜和第二反射镜到达第一分光镜，部分光经第一分光镜透射进入跟踪物镜后再进入精跟踪探测器，再由精跟踪处理器进行处理，第一分光镜的另一部分光分别依次经过三个反射镜第三反射镜、第四反射镜和第五反射镜后导入缩束系统1，缩束系统1由第一离轴抛物镜、第二离轴抛物镜和场镜组成，缩束系统1的作用是将望远镜来的光束口径压缩到与变形镜口径匹配，并且使望远镜主镜和变形镜满足物象共轭关系，通过缩束系统1的光经第二高速倾斜反射镜和变形镜到达第二分光镜，从第二分光镜反射的光经第六反射镜和缩束系统2后进入哈特曼传感器，透射的光到达第三分光镜，从第三分光镜反射的光进入光度测量系统，同时透射的光进入成像探测系统进行成像探测。

本发明的原理：本发明的成像系统和光度测量系统位于自适应光学系统的变形镜后，光度测量系统核心探测器件为EMCCD。由于自适应光学系统校正了波前扰动高阶误差以及部分整体倾斜误差，成像系统和光度测量系统位于自适应光学系统的变形镜后可提高光度测量系统的测量精度和成像系统的成像分辨力，同时光度测量系统核心探测器件EMCCD噪声小(读出噪声＜1e^-)量子效率高，可进一步提高目标光度信息测量的精度。

本发明与现有技术相比具有如下优点：①此光电望远镜可同时用于高分辨力成像和光度测量；②由于自适应光学系统校正了波前扰动高阶误差以及部分整体倾斜误差，提高了成像系统的分辨力以及光度测量系统的测量精度。③光度测量系统中的核心探测器件EMCCD量子效率高、噪声小(读出噪声＜1e^-)、探测能力强，可进一步提高光度测量精度。

附图说明

图1为本发明中光电望远镜示意图；

图2为本发明中成像系统和光度测量系统示意图。

图中：1主镜，2次镜，3第一反射镜，4倾斜反射镜1第一高速倾斜反射镜，5第二反射镜，6第一分光镜，7第三反射镜，8第四反射镜，9第五反射镜，10第一离轴抛物镜，11第二离轴抛物镜，12场镜，13倾斜反射镜2第二高速倾斜反射镜，14变形镜，15第二分光镜，16缩束系统1，17第六反射镜，18缩束系统2，19成像系统和光度测量系统，20哈特曼传感器，21跟踪物镜，22精跟踪探测器，23第三分光镜，24EMCCD，25光敏靶面，26光度处理机，27成像探测器，28图像采集记录系统，29成像系统，30精跟踪处理机，31自适应光学系统，32望远镜系统，33光度测量系统，34大气色散校正器(ADC)，35滤光片盘(F)，36视场光栏，37成像物镜组，38成像物镜组。

具体实施方式

如图1所示，如图1所示，本发明由望远镜系统32、自适应光学系统31、成像系统和光度测量系统19组成，成像系统和光度测量系统19包括成像系统29和光度测量系统33，从目标来的光经主镜1、次镜2和第一反射镜3组成的望远镜系统32后，进入自适应光学系统31，即经第一高速倾斜反射镜4和第二反射镜5到达第一分光镜6，部分光经第一分光镜6透射进入跟踪物镜21后再进入精跟踪探测器22，再由精跟踪处理器30进行处理，第一分光镜6的另一部分光分别依次经过反射镜7、8、9第三反射镜7、第四反射镜8、第五反射镜9导入第一缩束系统16，第一缩束系统16由第一离轴抛物镜10、第二离轴抛物镜11和场镜12组成，第一缩束系统16的作用是将望远镜32来的光束口径压缩到与变形镜口径匹配，并且使望远镜主镜1和变形镜14满足物象共轭关系，通过缩束系统的光经高速倾斜反射镜13和变形镜14到达第二分光镜15，从第二分光镜15反射的光经第六反射镜17和第二缩束系统18进入哈特曼传感器20，透射的光到达第三分光镜23，从第三分光镜23反射的光进入光度测量系统33，同时透射的光进入成像探测系统29。

自适应光学系统31由三个校正回路组成，一个回路由大行程第一高速倾斜反射镜4、跟踪物镜21和精跟踪探测器22和精跟踪处理机30组成的精跟踪控制回路，用于校正望远镜粗跟踪回路的残余误差；另一个回路为高精跟踪控制回路，它主要采用第二高速倾斜反射镜13校正精跟踪控制回路的残差，其控制信号由哈特曼-夏克波前传感器的整体倾斜信号提供，这样可以减少分光，满足目标倾斜校正的控制带宽和精度要求；第三个回路为由高帧频弱光夏克-哈特曼波前传感器20和匹配的变形镜14，以及实时波前处理机组成高阶误差校正回路，用于校正大气湍流和望远镜抖动产生的高阶像差和静态像差。

如图2所示为成像系统29和光度测量系统33，其中成像系统29包括成像探测器27、图像采集记录系统28、成像物镜组37、大气色散校正器(ADC)34、滤光片盘(F)35和视场光栏36等。成像物镜37有不同的焦比，用于调节不同的成像视场。大气色散校正器(ADC)34用于补偿大气色散的影响。滤光片盘35上装有中性滤光片和光谱滤光片，用于调节光度和抑制背景光的影响。

光度测量系统33包括EMCCD探测器24和光度处理机26以及物镜组38，从分光镜23反射的光经过物镜组38进入EMCCD探测器24所探测得到的光度，其输出的信号送至光度处理机26进行计算，光度处理机26由公式①计算光斑的光度：

$E=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{nm}}$ ①

式中，m＝1～M，n＝1～N其中M，N，分别是EMCCD探测器24光敏靶面25的像素范围，I_nm是EMCCD24光敏靶面25上第(n，m)个像素接收到的信号。

Claims (1)

1、一种可同时用于高分辨力成像和光度测量的光电望远镜，其特征在于：包括望远镜系统(32)、自适应光学系统(31)、成像系统和光度测量系统(19)，其中成像系统和光度测量系统(19)包括成像系统(29)和光度测量系统(33)，从目标来的光经主镜(1)、次镜(2)和第一反射镜(3)组成的望远镜系统(32)后，进入自适应光学系统(31)，即经第一高速倾斜反射镜(4)和第二反射镜(5)到达第一分光镜(6)，部分光经第一分光镜(6)透射进入跟踪物镜(21)后再进入精跟踪探测器(22)，再由精跟踪处理器(30)进行处理，第一分光镜(6)的另一部分光分别依次经过第三反射镜(7)、第四反射镜(8)和第五反射镜(9)导入第一缩束系统(16)，第一缩束系统(16)由第一离轴抛物镜(10)、第二离轴抛物镜(11)和场镜(12)组成，第一缩束系统(16)的作用是将望远镜(32)来的光束口径压缩到与变形镜(14)的口径匹配，并且使望远镜主镜(1)和变形镜(14)满足物象共轭关系，通过第一缩束系统(16)的光经第二高速倾斜反射镜(13)和变形镜(14)到达第二分光镜(15)，从第二分光镜(15)反射的光经第六反射镜(17)和第二缩束系统(18)进入哈特曼传感器(20)，透射的光到达第三分光镜(23)，从第三分光镜(23)反射的光进入光度测量系统(33)进行光度测量，同时透射的光进入成像系统(29)进行成像探测；所述的光度测量系统(33)包括EMCCD探测器(24)和光度处理机(26)以及物镜组(38)，从第三分光镜(23)反射的光经过物镜组(38)进入EMCCD探测器(24)所探测得到的光度，其输出的信号送至光度处理机(26)进行光度计算，光度处理机(26)通过公式①计算光斑的光度：

$E=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{\mathrm{nm}}$ ①

式中，m＝1-M，n＝1-N其中M，N，分别是EMCCD探测器(24)的光敏靶面(25)的像素范围，I_nm是EMCCD探测器(24)光敏靶面(25)上第(n，m)个像素接收到的信号。

Images