[发明专利]用于望远镜的简化检验平台及自检验望远镜

说明书

技术领域

本发明的技术领域是包括大尺寸光学元件的望远镜类型的光学仪器的光学质量的检验和测量。

背景技术

光学性能的测量是望远镜在组装后的测试程序的关键点。更确切地说，光学性能的测量必须在震动或热环境下的一定数量的试验之前或之后进行一组测量，从而检验当仪器经历不同约束条件时该仪器的光学性能的变化。

仪器的光学质量的特征在于波前相位误差，也称为“WFE”，即“波前相位误差(Wave-Front Error)”的首字母缩写。WFE考虑了望远镜的反射镜像差，也考虑了组成望远镜的反射镜的各种准直缺陷或者针对该望远镜的探测器的各种缺陷。知道了WFE之后，可以从其推导出望远镜的光学传递函数，也称为OTF。该函数通过常规的自相关关系关联到前者(WFE)。知道了光学传递函数OTF，就能够通过转换到光学传递函数的模(modulus)来计算仪器的调制传递函数MTF。仪器的各个部件之间的准直缺陷是不可预计的，因此对于表征仪器来说，测量MTF是不可缺少的。

目前，对望远镜的MTF的测量需要使用非常精确校准的具有高光学质量的光学部件，所述光学部件的尺寸至少等于望远镜的尺寸，并且布置在热稳定且机械稳定的真空外壳中，从而滤除震动。

因此，这种测量是非常昂贵的，所需要的硬件包括至少一个大尺寸的光学准直器以及稳定的真空外罩，共计几百万欧元。当涉及到检验在制造单元之外处于操作使用当中的大望远镜时，这样的成本是不能接受的。事实上，传统MTF测量在测试程序期间采用了专用于这一个望远镜的检验平台，消费者一方不可能承受这样的传统MTF测量，

因此，寻求一种有别于“传统”光学检验平台的技术方案来保持跟踪仪器的光学性能是十分重要的。理想地，该方案对于除了望远镜的光学装置之外的其他光学装置的借助必须是有限的，同时保证性能测量的质量。

可能存在各种技术方案。这些技术方案可分为三种主要类型。

第一类技术方案在于分析已知外部源的光学图像，即在望远镜的焦点获得的图像，从而确定望远镜的光学性能。这类方案包括各种选择。可以采用准直器和传统MTF测量方法。也可以采用波前分析器。也可以获取位于无限远处的对照物的图像，例如某些星体或月亮。

第二类技术方案在于在仪器上应用波前分析器。例如可利用Shack-Hartmann方法，包括进行入射光瞳的采样从而在局部测量WFE。

第三类技术方案在于测量仪器的几何特征。例如可采用测量主反射镜和次反射镜分开的距离、视频测量技术、基于激光器或“激光跟踪器”的测量技术或干涉测量探针。

这些测量都存在一定的缺点，这些缺点或者是在要实施的测量手段的成本层面，或者是在测量方法的复杂度层面，这些缺点是获得的性能的缺点，或者仪器设计约束的缺点。

专利FR2722571描述了一种能够通过自准直来表征光学仪器的方法，该仪器包括位于光学组件和测试平台的焦平面内的探测组件，在该仪器的入射光瞳的前端布置有大尺寸的平面反射镜。这种简单的系统仍然有缺点。该系统必须使用与仪器的光瞳的尺寸相同的平面反射镜。

发明内容

根据本发明的装置不存在上述缺点。本发明的装置采用了尺寸小于光瞳的尺寸的自准直反射镜。清楚地是这种反射镜仅能够只对仪器进行部分表征。然而对于大量的应用来说这已经足够了，在这些应用中，表征的目的并非是要获得望远镜的绝对性能，而是要测量望远镜随着时间的变化、或耐久性或环境试验后的变化。这种情况下，可通过部分表征来探测性能中的变化。

更确切地说，本发明的第一主题是一种用于望远镜类型的光学仪器的光学检验平台，所述仪器包括光学物镜、布置在所述光学物镜的焦点上的光电探测壳体、以及布置在所述光电探测壳体附近的至少一个光源，所述光学物镜的光瞳具有第一直径，

其特征在于，所述平台包括具有小于所述第一直径的第二直径的至少一个平面反射镜，以及能够将所述平面反射镜布置为使得由所述光学物镜产生的和由所述平面反射镜反射的所述光源的图像聚焦在所述光电探测壳体上的装置，所述平台包括用于分析接收到的所述图像从而能够确定所述望远镜的光学质量的分析装置。

有利地，所述分析装置包括用于接收到的所述图像的波前分析器，从而估计所述仪器的“WFE”。

有利地，所述第二直径与所述第一直径的比在30％和80％之间，更确切地说，所述第二直径与所述第一直径的比等于大约60％。