[发明专利]基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器及其工作方法

说明书

基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器及其工作方法，特征是在被测拼接镜面的子镜拼缝上放置平晶或者球面透镜，其前表面完全增透，后表面设置镀膜；在被测拼接镜面的子镜和平晶或球面透镜的另一侧放置平行光源，其光线经过半透半反棱镜垂直入射到平晶或者球面透镜后表面一部分光束返回，另一部分经过子镜表面沿原路反射，两束反射光形成干涉条纹，经半透半反棱镜进入显微放大成像系统，用CCD或CMOS探测器进行靶面接受和数字化成像，即可处理处相邻子镜的拼接误差。本发明避免了星光和波前传感器占用和浪费光学系统的有限的高成像质量视场，价格便宜、性能稳定、不受环境因素影响。适用于各种光学拼接镜面的相邻子镜之间拼接误差检测。

技术领域

本发明涉及一种基于干涉原理的拼接镜面用接触式边缘传感器，用于各类拼接镜面光学系统，尤其是用于需要实现拼接天文望远镜镜面拼接误差检测(包括共焦和共相拼接镜面主动光学系统)的场合。本发明还涉及这种基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器的工作方法。

背景技术

高精度传感器技术是科学技术高度发展的必然选择。常见可用于拼接天文望远镜镜镜面时检测镜面高低的传感器有很多种，主要分为接触式和非接触式，直接检测式和间接检测式等等；接触式主要包括在镜面背面或者侧面安装的电容、电感、电涡流等位移传感器，通过预先定标来检测镜面高低；而非接触式主要有光纤位移传感器和其它基于光学系统的瞳孔检测和像面检测方法；直接检测是指直接获得高低差的位移表达，而间接检测则需要检测角度或者其它物理量通过公式或者方法间接获得位移。

上述多种方法及其所实现的位移传感器，都有各种各样的缺点。接触式测量在镜面背面或者侧面安装位移传感器，需要经常需要使用其它仪器来进行高低位置的传感器标定，比如Keck、SALT、LAMOST望远镜拼接主镜等，不能直接反映镜面拼接的绝对误差状态；而光纤位移传感器虽然能直接反映镜面的高低，但是因为采用光学能量检测，所以会给光学系统带来杂光等多种因素的影响(当然可以通过密封措施避免)，此外光纤端面与镜面距离会影响测量精度；基于光学检测系统的瞳孔面检测和像面检测方法，会受到大气湍流、温度变化、噪声等等各种环境因素变化的影响，精度有限并且检测批量有限，使用场合有限。

非接触直接检测镜面高低差的高精度电容式位移传感器(CN201010120779.2)，虽然能直接测量镜面高低差，精度高，但是电容传感器受环境影响较大，价格昂贵，且只能测量镜面高低差，无法同时获得镜面拼接误差的多个自由度误差(二面角误差和镜面高低差)。本申请还将提供这种基于干涉原理的拼接镜面用边缘传感器的工作方法。

发明内容

本发明目的是提供一种基于干涉原理的拼接镜面用接触式边缘传感器，通过在拼接镜面的拼缝上安装平行平晶或者小曲率半径球面透镜，利用人造准直光源和显微成像系统来观察拼缝两侧条纹的关系比较，通过图像处理能直接获取拼接镜面的拼接误差(二面角误差和活塞误差)。本发明具有原理清晰明了、结构紧凑、工艺简单等特点，可以采用人造光源，避免了在光学系统焦面上使用星光和波前传感器，占用和浪费光学系统的有限的高成像质量视场，比起常规光学望远镜中边缘位移传感器，价格便宜、性能稳定、不受环境因素影响、安装、装配和调试极为方便，安装精度要求低。本发明适用于各种光学拼接镜面的相邻子镜之间拼接误差检测。