CN102928972A - 以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜 - Google Patents

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Abstract

以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜，在导星镜筒或主镜筒上安装有视频CCD，特征是，在导行物镜前面，安装有四只光楔，四只光楔的楔角和形状相同；四只光楔的安装位置是：围绕导行物镜的中轴，成90o均匀分布；四只光楔的彼此的方向是：各成90o设置。四个光楔的参数是：光楔楔角α为32角分-40角分，光线偏转角度β为16角分-20角分，玻璃折射率n为1.4-1.6。本发明克服了现有技术精度低、抗干扰能力低，或成本高昂，或物镜分割及偏折的装配比较复杂等不足，利用光楔的折光来使太阳像偏折，免除了分割镜面，装配和调试极为方便。本发明结构简单，制作和装配容易，便于批量生产。

Description

以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜
技术领域
        本发明属于光机电一化设备领域，具体涉及一种以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜。
背景技术
       太阳望远镜是一种专用于观测太阳的天文望远镜，在长时间观测时，由于光学、机械、电器和气象等因素，会造太阳的像慢慢偏离初始位置，为了解决这个问题，一般采用在望远镜机架上另行加装一只较小的导星镜筒，利用导星镜里的太阳像，来人工导星或计算机自动导星，即人工或计算机识别导星太阳像的偏差，控制电机微动，消除这个偏差，则导星像保持不动，由于导星镜筒固定安装在主镜筒上，且长度及重量变形较小，故主镜的太阳像也不动，达到了太阳像稳定的目标。
目前对太阳的自动导行，有四种方法。
1、光电管自动导行：非常不稳定，对太阳的亮度、云量、天光等十分敏感，而且精度很低，故已经基本被淘汰；
2、线阵CCD或条形CCD自动导行：接收的太阳信息太少，精度低，抗干扰能力低；
3、采用大靶面面阵CCD，对太阳整体成像，自动导行精度高，但大CCD成本高昂；
4、拼接像导星法，用分割导星镜物镜的方法，把导星太阳像分割成四个，并偏折后拼接成像。例如中国发明专利2007 1 0020041.7 ：一种天文望远镜视频CCD自动导星方法，步骤如下：在导星镜筒或主镜筒上安装视频CCD；通过CCD图像处理，得到天体的图像；旋转CCD，使天体像的移动在X方向与赤经或赤纬平行，用视频CCD对天体成像；计算机用视频捕捉卡得到视频图像，根据该视频图像及其变化进行导星；计算机通过视频捕捉卡得到视频图像后，进行导星的处理流程。循环执行上述过程直至导星结束。CCD对准中央区域，采集的图像中包含了太阳四个方向的运动量，计算机分析图像的偏移量，即能实现用小靶面面阵CCD，实现高分辨率的太阳导行，但物镜分割及偏折的装配比较复杂。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提出了一种新型的太阳望远镜导星镜，本发明能够克服现有技术精度低、抗干扰能力低，或成本高昂，或物镜分割及偏折的装配比较复杂，等等不足，利用光楔的折光来使太阳像偏折，免除了分割镜面，装配和调试极为方便。同时，本发明结构简单，制作和装配容易，便于批量生产。
完成上述发明任务的技术方案是，一种以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜，在导星镜筒或主镜筒上安装有视频CCD，其特征在于，在所述的导行物镜前面，安装有四只光楔，该四只光楔的楔角和形状相同；该四只光楔的安装位置是：围绕导行物镜的中轴，成90o均匀分布；该四只光楔的彼此的方向是：各成90o设置。
其基本原理仍采用拼接像导星法，但不再分割导星镜物镜，而是在物镜设置四个不同方向的光楔，利用光楔的折光来使太阳像偏折，免除了分割镜面，装配和调试极为方便。
本发明任务的以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜筒的工作原理，如图1、图2、图3所示：
1、图1为光楔示意图，光楔为透明的玻璃薄片，一端厚，一端薄。图中，入射光线1、出射光线2。α为光楔楔角，β为光线偏转角度，n为玻璃折射率，则β=(n-1). α。
2、图2，在导行物镜3前面，安装四只光楔4、5、6、7，选定光楔的玻璃材料后，其折射率n即确定，四只光楔的楔角和形状相同，方便制作和安装，但楔角分别向上、下、左、右（图中的）四个方向安装，可使太阳的像分别向四个位置偏离，形成如图3所示的拼接太阳像；
3、图3中，带虚线的8是未加光楔时导行物镜形成的太阳像，9、10、11、12分别为光楔6、5、4、7形成的太阳像，矩形框13是导行CCD相机的靶面，其中央的暗区14即为导行的目标像，其中携带了太阳像在左右和上下两个方向的移动信息；
4、用计算机程序定时（一般每隔5-10秒计算一次）计算CCD中图像的重心，利用重心的偏移量，控制望远镜消除太阳像的移动，即可保持太阳像长时间保持在极小的偏差内，达到自动导行的目标。
本发明的优化方案中，所述的四个光楔的参数，推荐采用以下数据：光楔楔角α为32角分-40角分，光线偏转角度β为16角分-20角分，玻璃折射率n为1.4-1.6。
其中的最佳参数为：光楔楔角α为35角分，光线偏转角度β为17.5角分，玻璃折射率n为1.5。
本发明的优点是：
克服了现有技术精度低、抗干扰能力低，或成本高昂，或物镜分割及偏折的装配比较复杂，等等不足，利用光楔的折光来使太阳像偏折，免除了分割镜面，装配和调试极为方便。同时，本发明结构简单，制作和装配容易，便于批量生产。
附图说明
图1：为光楔结构示意图；图中，α为光楔楔角，即光楔两个面之间的夹角，β为光线偏转角度；
图2为本发明结构示意图。
图3为经四个光楔偏折后的太阳像示意图。
具体实施方式
实施例1，以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜，在导星镜筒或主镜筒上安装有视频CCD，在所述的导行物镜前面，安装有四只光楔，该四只光楔的楔角和形状相同；该四只光楔的安装位置是：围绕导行物镜的中轴，成90o均匀分布；该四只光楔的彼此的方向是：各成90o设置。
参照图1，光楔示意图，光楔为透明的玻璃薄片，一端厚，一端薄。图中，入射光线1、出射光线2，α为光楔楔角，β为光线偏转角度，n为玻璃折射率，则β=(n-1). α。
图2中，在导行物镜3前面，安装四只光楔4、5、6、7。
图3中，带虚线的8是未加光楔时导行物镜形成的太阳像，9、10、11、12分别为经光楔6，5、4、7偏折后，向左、上、右、下偏折形成的太阳像；矩形框13是导行CCD相机的靶面，其中央的暗区14即为导行的目标像，其中携带了太阳像在上、下、左、右四个方位的移动信息。
旋转CCD，使天体像的移动在X方向与赤经或赤纬平行，对天体成像；计算机用视频捕捉卡得到视频图像，根据该视频图像及其变化进行导星；计算机通过视频捕捉卡得到视频图像后，进行导星的处理流程。循环执行上述过程直至导星结束。

Claims (3)

1.一种以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜，在导星镜筒或主镜筒上安装有视频CCD，其特征在于，在所述的导行物镜前面，安装有四只光楔；该四只光楔的楔角和形状相同；该四只光楔的安装位置是：围绕导行物镜的中轴，成90o均匀分布；该四只光楔的彼此的方向是：各成90o设置。
2.根据权利要求1所述的以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜，其特征在于，所述的四个光楔的参数是：光楔楔角α为32角分-40角分，光线偏转角度β为16角分-20角分，玻璃折射率n为1.4-1.6。
3.根据权利要求2所述的以光楔为折光元件的太阳望远镜导星镜，其特征在于，所述的四个光楔的参数是：光楔楔角α为35角分，光线偏转角度β为17.5角分，玻璃折射率n为1.5。
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