本发明专利技术提供用于稀疏孔径望远镜的子镜校正装置及其校正方法，其中，方法部分包括以下步骤：S1、聚焦型激光测距仪射出的聚焦激光束照射至靶球的表面产生反射，聚焦型激光测距仪根据返回激光得到能量信息；S2、通过处理器单元根据能量信息得到位姿偏差；S3、通过子镜调节单元根据位姿偏差将相邻两个子镜之间的相对位置校正为预设相对位置。本发明专利技术通过靶球替换现有技术中的平面标靶，得到多个维度的距离信息；本发明专利技术的聚焦型激光测距仪和靶球形成光学桁架结构，对稀疏孔径望远镜进行实时粗对准；本发明专利技术的聚焦型激光测距仪和靶球结合辅助测量单元进行交叉测量，提高测量结果准确度；本发明专利技术根据子镜的热膨胀量对子镜进行预校正。本发明专利技术根据子镜的热膨胀量对子镜进行预校正。本发明专利技术根据子镜的热膨胀量对子镜进行预校正。
【技术实现步骤摘要】
用于稀疏孔径望远镜的子镜校正装置及其校正方法
[0001]本专利技术涉及稀疏孔径望远镜领域，特别涉及用于稀疏孔径望远镜的子镜校正装置及其校正方法。
技术介绍
[0002]随着人类对太空和外界信息获取需求的不断增大，为了获得更大的集光面积和分辨能力，望远镜的口径需求不断增大。受限于大口径单镜的制造工艺、运输和成本，光学合成孔径技术逐步得到发展和重视。所谓光学合成孔径，就是通过一系列易于制造的小孔径系统组合拼接成大孔径光学系统。合成孔径按其技术实现方式可以分为独立子孔径结构和子孔径拼接主镜结构。子孔径拼接主镜结构中，所有子孔径共用一个副镜，由拼接主镜镜面是否接触拼接又可分为拼接主镜(segmented mirror)和稀疏孔径(sparse aperture)，KECK望远镜是拼接主镜望远镜，GMT(Giant Magellan Telescope)是稀疏孔径望远镜。
[0003]由于大口径大视场望远镜，需要在整个视场中均获得较高的成像质量，对于小视场望远镜影响较小的轴外像差，会大幅降低大视场望远镜的像质。由于大口径大视场望远镜对系统对准的要求高(需要同时保证轴外视场的像差)，
[0004]因此，需要在大动态范围以及多视场下，实现大口径大视场望远镜的粗对准。传统上使用的粗对准方法为单台激光干涉仪。激光干涉仪作为一种广泛使用的坐标测量仪器在光学元件轮廓检测、主动光学粗对准以及光学系统准直装调中均发挥着重要的作用。LSST在观测开始前，会使用激光干涉仪进行系统粗对准。但是，单台激光干涉仪的精度有限，因此，在使用激光干涉仪之后，还需要利用多种传感器进行检测，才可以保证望远镜可以正常工作。以上的方法，将严重制约大口径望远镜的粗度准速度，浪费宝贵的观测时间。
技术实现思路
[0005]本专利技术为解决的问题，提供用于稀疏孔径望远镜的子镜校正装置及其校正方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]一种用于稀疏孔径望远镜的子镜校正装置，包括：聚焦型激光测距仪、靶球、处理器单元和子镜调节单元；子镜调节单元与子镜固定连接，聚焦型激光测距仪和靶球分别固定在相邻两个子镜的相对侧面上，聚焦型激光测距仪射出的聚焦激光束照射至靶球的表面产生反射，反射后的激光返回聚焦型激光测距仪，聚焦型激光测距仪根据返回激光得到能量信息；
[0008]相邻两个子镜对准时的相对位置为预设相对位置，此时的能量信息为预设能量信息，位姿偏差为相邻两个子镜之间的相对位置与预设相对位置之间的偏差；当存在位姿偏差时，处理器单元根据能量信息计算得到位姿偏差并传递至子镜调节单元，子镜调节单元根据位姿偏差将相邻两个子镜之间的相对位置校正为预设相对位置。
[0009]优选地，还包括用于进行辅助测量的辅助测量单元，辅助测量单元测量相邻两个子镜之间的侧向偏差，处理器单元根据侧向偏差对得到的位姿偏差进行修正。
[0010]优选地，辅助测量单元包括第一激光束发射器和光接收元件；第一激光束发射器和光接收元件分别固定在相邻两个子镜的相对侧面上，第一激光束发射器射出的激光束照射至光接收元件；
[0011]当存在位姿偏差时，激光束形成的光斑偏离光接收元件的中心，处理器单元根据光斑的位置，计算得到侧向偏差。
[0012]优选地，当子镜为反射镜时，辅助测量单元包括第二激光束发射器、分光元件、第一反射光接收元件和第二反射光接收元件；第二激光束发射器、第一反射光接收元件和第二反射光接收元件均与相邻两个子镜中的一个子镜的侧面固定连接，分光元件置于第二激光束发射器射出的激光束的光路中；
[0013]激光束通过分光元件分为第一测量光束和第二测量光束，第一测量光束和第二测量光束分别照射至相邻两个子镜中的另一个子镜的侧面产生反射，反射后的第一测量光束照射至第一反射光接收元件，反射后的第二测量光束照射至第二反射光接收元件；
[0014]当存在位姿偏差时，第一测量光束形成的光斑偏离第一反射光接收元件的中心，第二测量光束形成的光斑偏离第二反射光接收元件的中心，处理器单元根据光斑的位置，计算得到侧向偏差。
[0015]优选地，光接收元件为CCD相机或位置灵敏探测器。
[0016]优选地，分光元件为透射光栅或分光棱镜，第二反射光接收元件和第三反射光接收元件均为CCD相机或位置灵敏探测器。
[0017]优选地，还包括基准基座；基准基座与子镜固定连接，基准基座的材料为低热膨胀系数材料，通过基准基座作为光学基准计量子镜的热膨胀量。
[0018]一种用于稀疏孔径望远镜的子镜校正方法，应用于子镜校正装置，包括以下步骤：
[0019]S1、聚焦型激光测距仪射出的聚焦激光束照射至靶球的表面产生反射，反射后的激光返回聚焦型激光测距仪，聚焦型激光测距仪根据返回激光得到能量信息；
[0020]S2、通过处理器单元根据能量信息得到位姿偏差；
[0021]S3、通过处理器单元将位姿偏差传递至子镜调节单元，通过子镜调节单元根据位姿偏差将相邻两个子镜之间的相对位置校正为预设相对位置。
[0022]优选地，在步骤S2和步骤S3之间还包括以下步骤：
[0023]通过辅助测量单元计算得到两个相邻子镜之间的侧向偏差，通过处理器单元根据侧向偏差对步骤S2中得到的位姿偏差进行修正。
[0024]优选地，在步骤S1前还包括步骤S0：
[0025]S0、通过基准基座作为光学基准计量子镜的热膨胀量，处理器组件根据热膨胀量对子镜进行预校正。
[0026]优选地，步骤S2中得到位姿偏差的方法如下：
[0027]通过聚焦型激光测距仪得到相邻两个子镜之间的水平距离；
[0028]通过处理器单元根据能量信息计算得到相邻两个子镜之间的相对位置与预设相对位置之间的侧向位移。
[0029]优选地，得到侧向偏差的方法如下：
[0030]当辅助测量单元包括第一激光束发射器和光接收元件时，通过处理器单元计算在光接收元件上形成的光斑与光接收元件的中心之间的相对位置，该相对位置即为侧向偏
差；
[0031]当辅助测量单元包括第二激光束发射器、分光元件、第一反射光接收元件和第二反射光接收元件时，通过处理器单元计算在第一反射光接收元件上形成的光斑与第一反射光接收元件的中心之间的第一相对位置和第二反射光接收元件上形成的光斑与第二反射光接收元件的中心之间的第二相对位置，并计算第一相对位置和第二相对位置的均值，该均值即为侧向偏差。
[0032]本专利技术能够取得以下技术效果：
[0033](1)通过靶球替换现有技术中的平面标靶，在仅使用单台聚焦型激光测距仪的情况下得到多个维度的距离信息，简化结构并节约测量时间；
[0034](2)聚焦型激光测距仪和靶球形成光学桁架结构，对稀疏孔径望远镜进行实时粗对准，保证稀疏孔径望远镜的顺利运行；
[0035](3)聚焦型激光测距仪和靶球结合辅助测量单元进行交叉测量，提高测量结果准确度；
[0036](4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于稀疏孔径望远镜的子镜校正装置，其特征在于，包括：聚焦型激光测距仪、靶球、处理器单元和子镜调节单元；所述子镜调节单元与子镜固定连接，所述聚焦型激光测距仪和所述靶球分别固定在相邻两个子镜的相对侧面上，所述聚焦型激光测距仪射出的聚焦激光束照射至所述靶球的表面产生反射，反射后的激光返回所述聚焦型激光测距仪，所述聚焦型激光测距仪根据返回激光得到能量信息；所述相邻两个子镜对准时的相对位置为预设相对位置，此时的所述能量信息为预设能量信息，位姿偏差为所述相邻两个子镜之间的相对位置与所述预设相对位置之间的偏差；当存在位姿偏差时，所述处理器单元根据所述能量信息计算得到所述位姿偏差并传递至所述子镜调节单元，所述子镜调节单元根据所述位姿偏差将所述相邻两个子镜之间的相对位置校正为所述预设相对位置。2.如权利要求1所述的子镜校正装置，其特征在于，还包括用于进行辅助测量的辅助测量单元，所述辅助测量单元测量所述相邻两个子镜之间的侧向偏差，所述处理器单元根据所述侧向偏差对得到的所述位姿偏差进行修正。3.如权利要求2所述的子镜校正装置，其特征在于，所述辅助测量单元包括第一激光束发射器和光接收元件；所述第一激光束发射器和所述光接收元件分别固定在所述相邻两个子镜的相对侧面上，所述第一激光束发射器射出的激光束照射至所述光接收元件；当存在位姿偏差时，所述激光束形成的光斑偏离所述光接收元件的中心，所述处理器单元根据所述光斑的位置，计算得到所述侧向偏差。4.如权利要求2所述的子镜校正装置，其特征在于，当子镜为反射镜时，所述辅助测量单元包括第二激光束发射器、分光元件、第一反射光接收元件和第二反射光接收元件；所述第二激光束发射器、所述第一反射光接收元件和所述第二反射光接收元件均与所述相邻两个子镜中的一个子镜的侧面固定连接，所述分光元件置于所述第二激光束发射器射出的激光束的光路中；所述激光束通过所述分光元件分为第一测量光束和第二测量光束，所述第一测量光束和所述第二测量光束分别照射至所述相邻两个子镜中的另一个子镜的侧面产生反射，反射后的所述第一测量光束照射至所述第一反射光接收元件，反射后的所述第二测量光束照射至所述第二反射光接收元件；当存在位姿偏差时，所述第一测量光束形成的光斑偏离所述第一反射光接收元件的中心，所述第二测量光束形成的光斑偏离所述第二反射光接收元件的中心，所述处理器单元根据所述光斑的位置，计算得到所述侧向偏差。5.如权利要求2所述的子镜校正装置，其特征在于，所述光接收元件为CCD相机或位置灵敏探测器。6.如权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：安其昌，吴小霞，林旭东，李洪文，王建立，陈涛，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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