大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法

本发明涉及光学，特别涉及一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法。

背景技术：

1、为了更好地完成对暗物质、暗能量的探索，科学家对下一代大口径大视场望远镜提出了更高的分辨率与成像质量要求。

2、曲率传感器是由roddier在1988年所提出，其基本原理为通过焦前与焦后像的光强分布估计波前曲率变化，并解算波前信息，由于其可以满足大口径巡天主动光学照相巡天望远镜的特定需求，同时可与科学相机用相同的器件，便于图像采集以及后期维护，具有非干涉(无需参考光)、结构简单、环境适应性好、解算稳定(无需迭代)、孔径遮拦影响小等诸多独特优势，已广泛应用于大口径照相巡天望远镜主动光学波前传感系统之中。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，通过相机视宁度的测试，明晰相机视宁度对最终巡天探测的影响机理，以及其精度影响的边界，并指导未来大视场视宁极限巡天设备的制造与设计，以及视宁度检测设备的精度边界与测试范围要求。

2、为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

3、本发明提供一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，包括以下步骤：

4、s1、针对特定天区进行短时间曝光，获得特定天区下的离焦星点像。

5、s2、根据所述特定天区下的离焦星点像构建低阶相差离焦星点像模板。

6、s3、将所述低阶相差离焦星点像模板与所述步骤s1获得的离焦星点像进行相关运算，并将获得最高相关性所对应的位置视为所述离焦星点像的中心，以实现对星点像的定位选取。

7、s4、忽略低阶像差影响，利用曲率传感基本原理对所述星点像的像差进行提取，并分解至多阶的泽尼克多项式基底之上，并将所获得的低阶信息与高阶信息合成，与实际的离焦星点像进行比对计算差异结果。

8、优选地，还包括步骤s5、根据所述差异结果进行修正迭代：将所述差异结果作为新的输入，重复所述步骤s4，直到所述差异结果低于1/20个波长。

9、优选地，单波长下波前光场分布模型如式(1)所示：

10、

11、其中，λ为波长，a为单一相位空间频率分量幅值，r为光瞳坐标向量，f为空间频域坐标，zi为离焦量，i为整数，表示第i个视场；

12、基于非相干合成理论得到非窄带光场模型如式(2)所示：

13、

14、其中，δλ为带宽，根据曲率传感基本原理，波前相位的曲率与光强沿光轴方向的差分成正比，得到：

15、

16、其中，i+和ι-为焦前焦后的能量分布，δzi表示第i个视场离焦量；针对所述式(3)利用傅里叶级数作为基底进行分区域曲率传感，通过两次的数值积分获得所需要的波前信息。

17、与现有的技术相比，本发明通过相机视宁度的测试，明晰了相机视宁度对最终巡天探测的影响机理，以及其精度影响的边界，并指导了未来大视场视宁极限巡天设备的制造与设计，以及视宁度检测设备的精度边界与测试范围要求。

技术特征：

1.一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，其特征在于，还包括步骤s5、根据所述差异结果进行修正迭代：将所述差异结果作为新的输入，重复所述步骤s4，直到所述差异结果低于1/20个波长。

3.根据权利要求2所述的大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，其特征在于，单波长下波前光场分布模型如式(1)所示：

技术总结
本发明提供一种大口径大视场主动光学望远镜相机视宁度检测方法，包括以下步骤：S1、针对特定天区进行短时间曝光，获得特定天区下的离焦星点像。S2、根据特定天区下的离焦星点像构建低阶相差离焦星点像模板。S3、将低阶相差离焦星点像模板与步骤S1获得的离焦星点像进行相关运算，并将获得最高相关性所对应的位置视为离焦星点像的中心，以实现对星点像的定位选取。S4、忽略低阶像差影响，利用曲率传感基本原理对星点像的像差进行提取，并分解至多阶的泽尼克多项式基底之上，并将所获得的低阶信息与高阶信息合成，与实际的离焦星点像进行比对计算差异结果。本发明明晰了相机视宁度对最终巡天探测的影响机理，以及其精度影响的边界。

技术研发人员：安其昌,吴小霞,王建立,陈涛,李洪文
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14