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大气色散对4m望远镜成像分辨力的影响与校正

明名 吕天宇 吴小霞 郝亮 赵金宇

明名, 吕天宇, 吴小霞, 郝亮, 赵金宇. 大气色散对4m望远镜成像分辨力的影响与校正[J]. 中国光学, 2015, 8(5): 814-822. doi: 10.3788/CO.20150805.0814
引用本文: 明名, 吕天宇, 吴小霞, 郝亮, 赵金宇. 大气色散对4m望远镜成像分辨力的影响与校正[J]. 中国光学, 2015, 8(5): 814-822. doi: 10.3788/CO.20150805.0814
MING Ming, LV Tian-yu, WU Xiao-xia, HAO Liang, ZHAO Jin-yu. Influence of atmospheric dispersion on image resolution of 4 m telescope and correction method[J]. Chinese Optics, 2015, 8(5): 814-822. doi: 10.3788/CO.20150805.0814
Citation: MING Ming, LV Tian-yu, WU Xiao-xia, HAO Liang, ZHAO Jin-yu. Influence of atmospheric dispersion on image resolution of 4 m telescope and correction method[J]. Chinese Optics, 2015, 8(5): 814-822. doi: 10.3788/CO.20150805.0814

大气色散对4m望远镜成像分辨力的影响与校正

doi: 10.3788/CO.20150805.0814
基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(No.2012AAXXX1003)
详细信息
    通讯作者:

    明 名(1983—),男,湖南临澧人,副研究员,主要从事大口径光学系统的设计、光学检测与装调技术等方面的研究。E-mail:18987610@qq.com

    吕天宇(1984—),男,吉林长春人,助理研究员,主要从事光学仪器设计等方面的研究。E-mail:lvtianyu1984@sina.com

    吴小霞(1981—),女,江苏盐城人,副研究员,主要从事大型光学望远镜结构支撑等方面的研究。E-mail:wu-xiaoxia@sohu.com

    郝 亮(1984—),男,吉林长春人,助理研究员,主要从事望远镜机械结构支撑等方面的研究。E-mail:24133412@qq.com

    赵金宇(1984—),男,内蒙古通辽人,研究员,主要从事地基空间目标探测设备软件设备、图像采集等方面的研究。E-mail:zhaojy@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: TH75

Influence of atmospheric dispersion on image resolution of 4 m telescope and correction method

  • 摘要: 本文分析研究大气色散对4 m望远镜成像系统分辨率的影响及校正方法。首先计算分析了大气色散对其成像分辨力的影响,计算结果表明,天顶角大于15°时,大气色散开始影响系统成像分辨力,天顶角大于45°时,对系统成像分辨力有着较为严重的影响,需要设置大气色散校正器来进行消除。本文列举了3种大气色散校正器的实现形式,分别比较了它们的优缺点,最后选择了胶合棱镜旋转补偿的形式来消除大气色散对4 m望远镜高分辨力成像系统的影响。基于4 m望远镜高分辨力成像系统的特点,将大气色散校正器放置于成像元件前的平行光路中,并利用光学设计软件对不同天顶角与大气色散校正器的旋转角度进行了仿真分析,该大气色散校正器的最大楔角为9.65°,旋转精度为±0.1°,对系统分辨力影响为1/1 000。分析结果表明,旋转精度完全能够满足系统成像分辨力的要求,证明本文对大气色散的影响分析和大气色散校正器的设计是有效的。
  • 图  1  ZEMAX仿真的大气色散PSF

    Figure  1.  Emulated PSF of atmospheric dispersion

    图  2  大气色散与衍射极限分辨力的对比

    Figure  2.  Comparison of atmospheric dispersion and diffraction-limited resolution

    图  3  倾斜补偿的结构形式

    Figure  3.  Structural style of tilt compensation

    图  4  大气色散未校正的点列图

    Figure  4.  Spot diagram with uncorrected atmospheric dispersion

    图  5  校正后的系统成像点列图

    Figure  5.  Corrected spot diagram with tilt compensation

    图  6  轴向移动补偿的结构形式

    Figure  6.  Structural style of axis-displacement compensation

    图  7  校正后的系统成像点列图

    Figure  7.  Corrected spot diagram with axis-displacement compensation

    图  8  胶合旋转补偿的结构形式

    Figure  8.  Structural style of rotating prism pairs compensation

    图  9  胶合棱镜旋转形式校正后的点列图

    Figure  9.  Corrected spot diagram with prism pairs rotation

    图  10  4 m望远镜高分辨力成像系统光学布局

    Figure  10.  High resolution imaging system of 4m telescope

    图  11  4 m望远镜成像光学系统中的大气色散校正器

    Figure  11.  ADC position in optical system of 4 m telescope

    图  12  H-F2和H-ZK4的折射率曲线

    Figure  12.  Refractive index changes of H-F2 and H-ZK4 with wavelength

    图  13  棱镜旋转角度与天顶角的关系

    Figure  13.  Relationship between prism pairs rotation and zenith angle

    图  14  大气色散校正后的系统点列图

    Figure  14.  Spot diagram of 4 m optical system after the correction of atmospheric dispersion

    表  1  大口径望远镜进行大气色散补偿的参数

    Table  1.   Parameter of atmospheric dispersion compensation for large aperture telescopes

    下载: 导出CSV

    表  2  天顶角与棱镜旋转角的对应关系

    Table  2.   Relationship between zenith angle and prism rotated angle

    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-20
  • 录用日期:  2015-09-18
  • 刊出日期:  2015-01-25

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