一种嵌套式类Wolter-I型望远镜性能评价方法技术

本发明专利技术涉及一种嵌套式类Wolter‑I型望远镜性能评价方法，该方法基于三维光线追迹方法，利用在线测量得到望远镜装配后锥面镜片的三维图像，将镜片面形误差叠加到理想曲面上获得重构曲面；定义追迹光线；利用牛顿迭代法和双三次样条插值法精确的定位光线与重构曲面交点的位置；由包含追迹光线与重构曲面交点的法向量确定出射光线方向；最后通过光线追迹结果计算出光学系统的性能参数，由此对系统光学性能做出评价。与现有技术相比，本发明专利技术可高效和精确地评价装配后镜片面形误差对类Wolter‑I型望远镜光学系统性能的影响，该评价结果对系统的装配以及镜片加工工艺起到指导作用。

A nested Wolter-I like telescope performance evaluation method

The invention relates to a method of evaluating the performance of a nested type Wolter I telescope. Based on the 3D ray tracing method, the 3D image of the cone mirror is obtained by on-line measurement, and the surface shape error of the lens is superimposed on the ideal surface to obtain the reconstructed surface, and the tracing ray is defined; and the Newton iteration method is used. The position of the intersection of the light and the reconstructed surface is accurately located with the double three spline interpolation method; the ray direction is determined by the normal vector containing the intersection of the trace ray and the reconstructed surface. Finally, the performance parameters of the optical system are calculated by the ray tracing results, thus the system optics can be evaluated. Compared with the existing technology, the invention can effectively and accurately evaluate the effect of the lens surface error after assembly on the performance of the optical system of the Wolter type I telescope. The evaluation results play a guiding role in the assembly of the system and the processing technology of the lens.

【技术实现步骤摘要】
一种嵌套式类Wolter-I型望远镜性能评价方法
本专利技术属于掠入射X射线望远镜研制领域，尤其是涉及一种嵌套式类Wolter-I型望远镜性能评价方法。
技术介绍
X射线天文学是通过探测装置接收天体(如黑洞、中子星和超新星遗迹等)辐射的X射线，以此来研究极端条件下的物理现象以及宇宙的起源和演化过程。目前最常用的接收X射线的装置为Wolter-I型或圆锥近似的类Wolter-I型望远镜，通过掠入射的方式实现X射线聚焦成像，提高了探测器的信噪比。为了获得更大的有效集光面积，将若干不同口径的反射镜面嵌套组合成多层光学系统，克服了单层反射镜片组成的望远镜有效集光面积小的缺点。采用高性能焦平面探测器来实现更小尺度时空结构的观测和更多物理量的精确测量。X射线天文望远镜系统光学性能的提高，推动未来高能天文物理从“看得更远和更清”逐步向“看得更精和更准”发展和过渡。我国目前规划中的X射线时变与偏振探测卫星(eXTP)，其聚焦望远镜采用嵌套式类Wolter-I型结构，该系统中主镜和副镜均采用旋转对称的圆锥面，X射线总探测面积大于1平方米，预计成为世界上第一个搭载大面积X射线聚焦望远镜阵列的大型天文观测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌套式类Wolter‑I型望远镜性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取嵌套式类Wolter‑I型望远镜光学系统的结构参数，得到理论光学表面，即理想曲面，对所述理想曲面进行网络划分；2)获取装配后嵌套式类Wolter‑I型望远镜光学系统镜面的实测表面形貌，并得到面形误差，将所述面形误差坐标变换后叠加至所述理想曲面上，形成重构曲面；3)定义追迹光线；4)利用牛顿迭代法计算当前追迹光线与理想曲面的初始交点；5)依据所述重构曲面的面形误差与所述追迹光线的光线入射角度情况在所述理想曲面上选取目标分区，该目标分区包括所述初始交点，并根据初始交点在所述目标分区内选取一初始目标点；6)以当前目标...

【技术特征摘要】
2017.09.05 CN 20171079154861.一种嵌套式类Wolter-I型望远镜性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取嵌套式类Wolter-I型望远镜光学系统的结构参数，得到理论光学表面，即理想曲面，对所述理想曲面进行网络划分；2)获取装配后嵌套式类Wolter-I型望远镜光学系统镜面的实测表面形貌，并得到面形误差，将所述面形误差坐标变换后叠加至所述理想曲面上，形成重构曲面；3)定义追迹光线；4)利用牛顿迭代法计算当前追迹光线与理想曲面的初始交点；5)依据所述重构曲面的面形误差与所述追迹光线的光线入射角度情况在所述理想曲面上选取目标分区，该目标分区包括所述初始交点，并根据初始交点在所述目标分区内选取一初始目标点；6)以当前目标点为中心在所述重构曲面上选定一目标选区进行双三次样条插值实现选区细分，获得与追迹光线最邻近的网格点作为新的目标点；7)判断步骤6)获得的目标点是否满足精度要求，若是，则将该目标点作为最终定位交点，执行步骤8)，若否，则返回步骤6)；8)计算所述最终定位交点的法向量，依据空间向量的反射定理确定追迹光线的出射光线方向；9)重复步骤4)-8)，完成追迹光线在所述嵌套式类Wolter-I型望远镜光学系统中各层镜面的追迹；10)根据追迹光线的追迹结果计算望远镜光学性能参数，获得评价结果。2.根据权利要求1所述的嵌套式类Wolter-I型望远镜性能评价方法，其特征在于，步骤2)中，所述实测表面形貌根据光学探针的测试数据生成。3.根据权利要求2所述的嵌套式类...

【专利技术属性】
技术研发人员：王占山，沈正祥，余俊，王晓强，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31