RU2077738C1 - Method for certifying telescopes - Google Patents

Method for certifying telescopes Download PDF

Info

Publication number
RU2077738C1
RU2077738C1 SU3066417A RU2077738C1 RU 2077738 C1 RU2077738 C1 RU 2077738C1 SU 3066417 A SU3066417 A SU 3066417A RU 2077738 C1 RU2077738 C1 RU 2077738C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
telescope
radiation
certified
hologram
light
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
П.А. Бакут
А.Д. Ряхин
К.Н. Свиридов
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью "Интеллект"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Товарищество с ограниченной ответственностью "Интеллект" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью "Интеллект"
Priority to SU3066417 priority Critical patent/RU2077738C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2077738C1 publication Critical patent/RU2077738C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

FIELD: astronomy; certification of telescope under atmospheric conditions of its operation. SUBSTANCE: radiation from point source 1 is allowed to pass through turbulent atmosphere 2 onto telescope 3 to be certified and telescope 5. Radiation from the telescopes is summed in optical system 7, filtered by filter 8 and focused by lens 9. N images of source 1 are formed with a short exposure on N photoplates 10. Each of photoplates 10 is subject to a parallel coherent radiation beam. The transmitted beam is focused by a lens and its hologram is formed. The hologram is subject to a parallel beam and a hologram of the beam is formed. An aberration distortion map is restored for the telescope being certified. EFFECT: facilitated procedure. 3 dwg

Description

Изобретение относится к астрономии, предпочтительным является его использование для аттестации телескопа в атмосферных условиях его работы. The invention relates to astronomy, it is preferable to use it for certification of a telescope in the atmospheric conditions of its operation.

Известен способ аттестации телескопа [1] основанный на регистрации гартманограммы пропускаемого через аттестуемый телескоп светового излучения искусственного точечного источника и восстановления по ней карты абеppационных искажений телескопа. There is a method of certification of a telescope [1] based on the registration of a hartmanogram of light transmitted from an artificial point source transmitted through a certified telescope and restoration of the map of the telescope’s aberration distortion from it.

Основным недостатком этого способа является то, что он применим только в цеховых условиях при изготовлении телескопа, когда искажения светового излучения в турбулентной атмосфере практически отсутствуют. The main disadvantage of this method is that it is applicable only in workshop conditions in the manufacture of a telescope, when distortions of light radiation in a turbulent atmosphere are practically absent.

Для устранения абеppаций атмосферы и восстановления карты абеppаций телескопа в атмосферных условиях его работы предложен способ аттестации телескопа [2] основанный на получении длинно-экспозиционной гартманограммы пропускаемого через аттестуемый телескоп светового излучения естественного точечного источника (звезды) и восстановления по ней карты аберрационных искажений телескопа, который является ближайшим аналогом к изобретению. To eliminate atmospheric aberrations and restore the telescope aberration map under atmospheric conditions of its operation, a telescope certification method is proposed [2] based on obtaining a long-exposure hartmanogram of light transmitted through a certified telescope from a natural point source (star) and restoring the telescope aberration distortion map from it, which is the closest analogue to the invention.

Существенным недостатком способа является то, что при длинной экспозиции, используемой для записи гартманограммы, за счет атмосферных искажений происходит размытие пятен гарманограммы, что ухудшает точность создаваемой по ней карты аберрационных искажений. A significant drawback of the method is that with a long exposure used to record a hartogram, due to atmospheric distortions, the spots of the harmonogram are blurred, which impairs the accuracy of the map of aberration distortions created from it.

Задачей изобретения является повышение точности аттестации телескопа в атмосферных условиях его работы путем повышения точности восстановления карты абеppационных искажений телескопа. The objective of the invention is to increase the accuracy of certification of the telescope in the atmospheric conditions of its operation by increasing the accuracy of the restoration of the map of the aberration distortion of the telescope.

Указанный технический результат достигается тем, что перед регистрацией изображений дополнительно выделяют в плоскости расположения приемной апертуры аттестуемого телескопа часть светового потока излучения от точечного источника, соизмеримую с пространственным радиусом корреляции атмосферных искажений светового излучения, на расстоянии от приемной апертуры аттестуемого телескопа, равном ее размеру, суммируют выделенную часть светового излучения, прошедшим через приемную апертуру аттестуемого телескопа, и, фокусируя суммарный световой поток, формируют суммарное изображение точечного источника для его последующей спектральной фильтрации и коротко экспозиционной регистрации, затем просвечивают каждое из N зарегистрированных суммарных изображений параллельным пучком когерентного излучения, фокусируют каждый пучок и формируют его голограмму, после чего одновременно просвечивают N сформированных голограмм параллельным пучком когерентного излучения, формируют голограмму просвечивающего излучения и восстанавливают по ней аберрационные искажения телескопа. The specified technical result is achieved by the fact that before registering the images, a part of the light flux of radiation from a point source, comparable with the spatial radius of correlation of atmospheric distortions of light radiation, at a distance from the receiving aperture of the certified telescope, equal to its size, is additionally allocated in the plane of the receiving aperture of the certified telescope; the selected part of the light radiation passing through the receiving aperture of the certified telescope, and focusing the total light net stream, form a total image of a point source for subsequent spectral filtering and short exposure recording, then each of the N registered total images is translucent with a parallel beam of coherent radiation, each beam is focused and its hologram is formed, and then N formed holograms are translucent with a parallel beam of coherent radiation , form a hologram of the transmission radiation and restore the aberration distortions of the telescope from it.

На фиг. 1 представлена возможная схема регистрации излучения источника; на фиг. 2 схема обработки зарегистрированного фотопластинками излучения; на фиг. 3 восстановление карты абеppационных искажений. In FIG. 1 shows a possible scheme for detecting radiation from a source; in FIG. 2 processing scheme of radiation recorded by photographic plates; in FIG. 3 recovery card aberration distortion.

На чертежах приняты следующие обозначения: точечный источник 1 излучения; турбулентная атмосфера 2; аттестуемый телескоп 3; линза 4, переводящая сфокусированное телескопом излучение в параллельное излучение; дополнительный эталонный телескоп 5, выделяющий часть светового излучения, соизмеримую с пространственным радиусом корреляции атмосферных флюктуаций, на расстоянии от аттестуемого телескопа, равном ее размеру; линза 6, переводящая фокусированное телескопом 5 излучение в параллельное излучение; устройство 7 сложения световых пучков; светофильтр 8; линза 9, формирующая суммарное изображение точечного источника; фотопластинки 10, на которых осуществляют короткоэкспозиционную регистрацию N изображений источника; лазер 11; коллиматор 12, (лазерного) излучения; фокусирующая линза 13; устройство 14 и 16 формирования голограммы излучения; голограмма 15; устройство 17 определения по зарегистрированной голограмме карты абеppационных искажений аттестации телескопа. In the drawings, the following notation: the point source of radiation 1; turbulent atmosphere 2; certified telescope 3; lens 4 converting the radiation focused by the telescope into parallel radiation; additional reference telescope 5, emitting part of the light radiation, commensurate with the spatial radius of correlation of atmospheric fluctuations, at a distance from the certified telescope, equal to its size; a lens 6 converting the radiation focused by the telescope 5 into parallel radiation; light beam addition device 7; light filter 8; lens 9, forming a total image of a point source; photographic plates 10, on which short exposure registration of N source images is carried out; laser 11; collimator 12, (laser) radiation; focusing lens 13; device 14 and 16 for generating a hologram of radiation; hologram 15; a device 17 for determining, according to a registered hologram, a card of aberration distortion for attestation of a telescope.

После сфокусированного суммарного светового потока

Figure 00000002
является суммой двух полей
Figure 00000003

Figure 00000004

где
Figure 00000005
поле сфокусированного светового излучения, прошедшего через аттестуемый телескоп; а
Figure 00000006
поле сфокусированного дополнительного светового потока, причем
Figure 00000007

Здесь
Figure 00000008
неискаженное атмосферное поле от источника 1 в плоскости приемной апертуры аттестуемого телескопа;
Figure 00000009
амплитудные искажения светового излучения, обусловленные турбулентной атмосферой 2 (эту составляющую будем обозначать через
Figure 00000010
фазовые искажения, обусловленные турбулентной атмосферой 2 и абеppациями
Figure 00000011
аттестуемого телескопа; λ средняя длина волны в узком спектральном диапазоне регистрации; F фокусное расстояние.After focused total luminous flux
Figure 00000002
is the sum of two fields
Figure 00000003

Figure 00000004

Where
Figure 00000005
field of focused light radiation transmitted through a certified telescope; a
Figure 00000006
field of focused additional light flux, and
Figure 00000007

Here
Figure 00000008
undistorted atmospheric field from source 1 in the plane of the receiving aperture of the certified telescope;
Figure 00000009
amplitude distortions of light radiation due to the turbulent atmosphere 2 (this component will be denoted by
Figure 00000010
phase distortion due to turbulent atmosphere 2 and aberrations
Figure 00000011
certified telescope; λ average wavelength in a narrow spectral range of registration; F focal length.

Так как размер дополнительно выделяемой части потока светового излучения соизмеримы с пространственным радиусом корреляции атмосферных искажений светового излучения, то его амплитудные и фазовые искажения постоянны (обозначены они соответственно через Ag и Fд.Since the size of the additionally allocated part of the light radiation flux is commensurate with the spatial radius of the correlation of atmospheric distortions of light radiation, its amplitude and phase distortions are constant (they are denoted by A g and F d, respectively.

Через

Figure 00000012
обозначены апертурные функции соответственно выделенной части светового потока аттестуемого телескопа и дополнительно выделенной части светового потока
Figure 00000013
равны 1 в пределах этих частей и нулю вне их).Through
Figure 00000012
the aperture functions of the correspondingly allocated part of the luminous flux of the certified telescope and the additionally allocated part of the luminous flux are indicated
Figure 00000013
equal to 1 within these parts and zero outside them).

Из (1) (3) следует, что распределение интенсивности короткоэкспозиционного изображения точечного источника

Figure 00000014
равно
Figure 00000015

Здесь индекс j обозначает порядковый номер зарегистрированного изображения, так как регистрацию изображений осуществляют в течение времени "замороженности" атмосферы (короткоэкспозиционная регистрация,), то в каждом j-ом изображении распределение атмосферных искажений не менялось, в то же время от изображения к изображению оно менялось.From (1) (3) it follows that the intensity distribution of the short-exposure image of a point source
Figure 00000014
equally
Figure 00000015

Here, the index j denotes the serial number of the registered image, since the images are recorded during the time of “frozen” atmosphere (short-exposure registration,), then the distribution of atmospheric distortions in each j-th image did not change, while at the same time it changed from image to image .

При просвечивании j-го зарегистрированного изображения параллельным пучком когерентного излучения и его последующей фокусировке получают поле когерентного излучения

Figure 00000016
, равное Фурье-спектру распределения интенсивности просвечиваемого изображения:
Figure 00000017

где λ1 длина волны просвечивающего когерентного излучения, F1 - фокусное расстояние фокусирующей системы.When the jth recorded image is scanned by a parallel beam of coherent radiation and its subsequent focusing, a coherent radiation field is obtained
Figure 00000016
equal to the Fourier spectrum of the intensity distribution of the transmitted image:
Figure 00000017

where λ 1 is the wavelength of the transmission coherent radiation, F 1 is the focal length of the focusing system.

Для простоты, не ограничивая общности будем далее считать, что λ1F1=λF (если это не так, то в дальнейшем анализе перед λF необходимо вводить коэффициент пропорциональности K= K= λ1F1/λF, который не влияет на способ, а лишь определяет некоторые параметры его реализации).For simplicity, without loss of generality, we further assume that λ 1 F 1 = λF (if this is not so, then in the further analysis before λF it is necessary to introduce a proportionality coefficient K = K = λ 1 F 1 / λF, which does not affect the method, but only defines some parameters of its implementation).

Из (4) и (5) видно, что

Figure 00000018

где верхним индексом " ~ " обозначены Фурье-спектры соответствующих функций.From (4) and (5) it can be seen that
Figure 00000018

where the superscript “~” denotes the Fourier spectra of the corresponding functions.

Из (2) и (3), (5) несложно получить, что

Figure 00000019

Figure 00000020

Figure 00000021

где c несущественная для математического обоснования константа.From (2) and (3), (5) it is easy to obtain that
Figure 00000019

Figure 00000020

Figure 00000021

where c is a constant that is not essential for mathematical justification.

Следует заметить, что в интервале (7) интегрирование идет по области пересечения апертурных функций

Figure 00000022
и
Figure 00000023
, в силу чего
Figure 00000024
равны нулю при
Figure 00000025
, по аналогичной причине
Figure 00000026
равен нулю при
Figure 00000027
(поскольку дополнительную часть светового излучения выделяют на расстоянии от части, выделяемой аттестуемым телескопом, равным размеру последней).It should be noted that in the interval (7), integration is over the intersection region of the aperture functions
Figure 00000022
and
Figure 00000023
, by virtue of which
Figure 00000024
are equal to zero at
Figure 00000025
for a similar reason
Figure 00000026
equal to zero at
Figure 00000027
(since an additional part of the light radiation is emitted at a distance from the part emitted by the certified telescope equal to the size of the latter).

Кроме того, если

Figure 00000028
, то
Figure 00000029
(и наоборот).In addition, if
Figure 00000028
then
Figure 00000029
(and vice versa).

Таким образом, в одной из полуплоскостей

Figure 00000030

Figure 00000031

(в другой полуплоскости)
Figure 00000032

Далее будем рассматривать
Figure 00000033
именно в этой области.Thus, in one of the half-planes
Figure 00000030

Figure 00000031

(in another half-plane)
Figure 00000032

Next we will consider
Figure 00000033
in this area.

Так как область пересечения апертурных функций

Figure 00000034
подобна
Figure 00000035
(но смещена на
Figure 00000036
, то в пределах этой области
Figure 00000037
и
Figure 00000038
постоянны, и тогда
Figure 00000039

где
Figure 00000040
вектор центра
Figure 00000041

При одновременном просвечивании N голограмм, сформированных по
Figure 00000042
, происходит перемножение полей
Figure 00000043
, и поле когерентного излучения
Figure 00000044
после такого просвечивания есть
Figure 00000045

Таким образом при перемножении происходит усреднение амплитудных и фазовых атмосферных искажений, причем
Figure 00000046

Figure 00000047

и с точностью до несущественной константы
Figure 00000048

Несложно видеть, что (15) есть свертка
Figure 00000049
в силу того, что
Figure 00000050
известна, по этой свертке однозначно восстанавливают
Figure 00000051
т. е. карту абеppационных искажений аттестуемого телескопа.Since the area of intersection of aperture functions
Figure 00000034
is like
Figure 00000035
(but shifted by
Figure 00000036
then within this area
Figure 00000037
and
Figure 00000038
constant and then
Figure 00000039

Where
Figure 00000040
center vector
Figure 00000041

With simultaneous transmission of N holograms formed by
Figure 00000042
, there is a multiplication of fields
Figure 00000043
, and the coherent radiation field
Figure 00000044
after such a scan there
Figure 00000045

Thus, when multiplying, the amplitude and phase atmospheric distortions are averaged, and
Figure 00000046

Figure 00000047

and up to an insignificant constant
Figure 00000048

It is easy to see that (15) is a convolution
Figure 00000049
due to the fact that
Figure 00000050
known for this convolution uniquely restore
Figure 00000051
i.e. a map of aberration distortions of the certified telescope.

Таким образом по полю

Figure 00000052
, зарегистрированному на голограмме, путем несложной обработки (в устройстве 17) получают
Figure 00000053
, т. е. осуществляют аттестацию телескопа.So across the field
Figure 00000052
registered on the hologram, by simple processing (in device 17) receive
Figure 00000053
, i.e., carry out the certification of the telescope.

Рассмотрим реализацию предложенного способа по схеме, представленной на фиг. 1. Consider the implementation of the proposed method according to the circuit shown in FIG. one.

Выделяют в потоке светового излучения от точечного источника 1, искаженном турбулентной атмосферой 2, две части с помощью аттестуемого телескопа 3 и телескопа 5 и осуществляют их коллимацию телескопическими системами 3 4, 6 5. С помощью оптической системы 7 суммируют коллимированные точки и, спектрально фильтруя суммарный пучок фильтром 8 и фокусируя его линзой 9, осуществляют на N фотопластинах 10 короткоэкспозиционную регистрацию N изображений точечного источника. После этого просвечивают каждую из N фотопластинок 10 параллельным пучком когерентного излучения, полученным при пропускании когерентного излучения лазера 11 через коллиматор 12, фокусируют это излучение линзой 13 и формируют по нему голограмму 15 с помощью устройства 14. Затем N сформированных голограмм 15 одновременно просвечивают параллельным пучком когерентного излучения и формируют его голограмму с помощью устройства 16, по которой с помощью устройства 17 восстанавливают карту абеppационных искажений аттестуемого телескопа. Two parts are extracted in a stream of light radiation from a point source 1 distorted by a turbulent atmosphere 2, using a certified telescope 3 and telescope 5, and they are collimated by telescopic systems 3 4, 6 5. Using optical system 7, collimated points are summed and spectrally filtering the total the beam with a filter 8 and focusing it with a lens 9, perform short-exposure registration of N images of a point source on N photographic plates 10. After that, each of the N photographic plates 10 is illuminated with a parallel beam of coherent radiation obtained by passing the coherent radiation of the laser 11 through the collimator 12, this radiation is focused by the lens 13 and a hologram 15 is formed on it using the device 14. Then, the N formed holograms 15 are simultaneously transmitted through the parallel beam of coherent radiation and form its hologram using the device 16, by which using the device 17 restore the map of aberration distortion of the certified telescope.

Интенсивность таких мелкомасштабных аберраций по отношению ко всем имеющимся аберрациям 12%
Предложенный способ позволяет восстанавливать аберрационные искажения всех масштабов и повышает точность аттестации в 1, 2 раза. Восстановление мелкомасштабных аберраций позволяет выявлять неровности, шероховатости поверхности телескопа и в последующем их устранять.The intensity of such small-scale aberrations in relation to all available aberrations is 12%
The proposed method allows to restore aberration distortions of all scales and increases the accuracy of certification by 1, 2 times. The restoration of small-scale aberrations makes it possible to detect irregularities and surface roughness of the telescope and subsequently eliminate them.

Claims (1)

1 Способ аттестации телескопа, включающий экспозиционную регистрацию изображения источника излучения и восстановление по нему карты анаберрационных искажений телескопа, отличающийся тем, что перед регистрацией изображения выделяют в плоскости расположения приемной апертуры аттестуемого телескопа часть светового потока излучения от точечного источника, соизмеримую с пространственным радиусом корреляции атмосферных искажений светового излучения, на расстоянии от приемной апертуры аттестуемого телескопа, равном ее размеру, суммируют выделенную часть светового излучения с излучением, прошедшим через приемную апертуру аттестуемого телескопа, и, фокусируя суммарный световой поток, формируют суммарное изображение точечного источника, осуществляют коротко-экспозиционную регистрацию в узком спектральном диапазоне N, где N <$E>>=> 100, изображений точечного источника излучения, просвечивают каждое из N зарегистрированных суммарных изображений параллельным пучком когерентного излучения, фокусируют каждый световой пучок и формируют его голограмму, после чего одновременно просвечивают N сформированных голограмм параллельным пучком когерентного излучения, формируют его голограмму и восстанавливают по ней аберрационное искажение телескопа.1 Method for certification of a telescope, including exposure registration of the image of the radiation source and reconstruction of the anaberration distortion map of the telescope, characterized in that before recording the image, a part of the light flux from the point source is commensurate with the spatial radius of correlation of atmospheric distortions in the plane of the receiving aperture of the certified telescope light radiation, at a distance from the receiving aperture of the certified telescope, equal to its size, total They select the selected part of the light radiation with the radiation transmitted through the receiving aperture of the certified telescope, and focusing the total light flux, form the total image of the point source, perform short-exposure registration in a narrow spectral range N, where N <$ E >> => 100, images of a point radiation source, each of the N registered total images is shone through with a parallel beam of coherent radiation, each light beam is focused and its hologram is formed, and then simultaneously the N formed holograms are translucent with a parallel beam of coherent radiation, its hologram is formed and the aberration distortion of the telescope is restored from it.
SU3066417 1983-05-05 1983-05-05 Method for certifying telescopes RU2077738C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3066417 RU2077738C1 (en) 1983-05-05 1983-05-05 Method for certifying telescopes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU3066417 RU2077738C1 (en) 1983-05-05 1983-05-05 Method for certifying telescopes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2077738C1 true RU2077738C1 (en) 1997-04-20

Family

ID=20928379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU3066417 RU2077738C1 (en) 1983-05-05 1983-05-05 Method for certifying telescopes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2077738C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Z.Instrum., V.20, N 2, 1900, p.51. 2. Ж. "Оптико-механическая промышленность". - N 4, 1977, с.3. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4047022A (en) Auto focus with spatial filtering and pairwise interrogation of photoelectric diodes
EP0101507B1 (en) Holographic optical processing method and apparatus
US5048959A (en) Spectrographic imaging system
JP7538624B2 (en) Time-resolved hyperspectral single-pixel imaging
FR2535472A1 (en) OPTICAL PROJECTOR, METHOD AND OPTICAL INSPECTION SYSTEM
US3977795A (en) Method of determining the modulation transfer function
US8542347B2 (en) Super resolution telescope
US4744660A (en) Apparatus for measuring difference in shallow level
JP2011133580A (en) Method and device for projecting hologram image
US6421163B1 (en) Two dimensional transform generator
US20200410706A1 (en) Device and process for the contemporary capture of standard and plenoptic images
Gulliver et al. A Spectrograph's Instrumental Profile and Scattered Light
JP2011128572A (en) Hologram image projection method and hologram image projector
RU2077738C1 (en) Method for certifying telescopes
US4338030A (en) Dispersive instrument for measurement of particle size distributions
JP3072909B2 (en) Method and apparatus for measuring hologram diffraction efficiency
CN111855639A (en) Spectrum acquisition system and spectrum acquisition method
JPH01166016A (en) Real time monitor for astronomical speckle interferometer
RU2579640C1 (en) Confocal image spectrum analyser
CN102878930A (en) Phase object phase distribution quantitative measurement method and device as well as application of method and device
CN116399244A (en) High-resolution surface measurement method and device based on broad-spectrum laser and wavefront coding
McGill et al. Holographic circle-to-point converter with particular applications for lidar work
Sprague et al. The PROM-a status report
Mallick et al. Speckle-pattern interferometry applied to the study of phase objects
DE69022243D1 (en) OPTICAL PHASE MEASURING MICROSCOPE.