[发明专利]一种大视场望远镜焦面与CCD靶面夹角的天文检测方法

说明书

本发明提供一种大视场望远镜焦面与CCD靶面夹角的天文检测方法，能准确测量出CCD靶面与光学焦面的倾斜程度，然后用标准尺寸的垫片在CCD相机和光学望远镜安装法兰处对其进行修正，解决了天文观测中星像虚实同在的问题。

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，尤其是涉及一种大视场望远镜焦面与CCD靶面夹角的天文检测方法。

背景技术

电荷耦合器件CCD问世于20世纪70年代，它能够将光信号转换成电信号，并实现电荷的存储和转移，在光电探测领域，尤其是天文学领域得到了广泛的应用。随着大视场巡天望远镜的发展，大靶面CCD（像元2048x2048以上）相机的需求不断增多。但由于CCD机械封装误差、CCD相机与望远镜安装法兰机械误差等因素的影响，使得CCD靶面与望远镜光学焦面存在夹角，特别是对于大视场望远镜，其焦距短、视场大，焦深通常小于几十微米，此夹角误差很难达到光学系统的焦深要求，进而影响CCD全场星像成像质量。因此，检测CCD靶面和光学系统焦面的夹角，并对其修正是非常必要的。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种大视场望远镜焦面与CCD靶面夹角的天文检测方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种大视场望远镜焦面与CCD靶面夹角的天文检测方法，包括以下步骤：

S1. 以光学望远镜光学焦平面为基准，通过望远镜调焦系统将CCD沿着光轴方向平移，从焦外移动到焦内，或从焦内移动到焦外，平移步长接近望远镜焦深长度，CCD平移过程中同时将光学望远镜对准密集星场，选取合适的曝光时间拍摄图像；

S2. 用天文方法测量图像中所有星像的半高全宽FWHM，再将图像等分为n²个天区，分别统计每个天区中星像半高全宽FWHM的平均值，得到n²个天区的FWHM；

S3. 随着望远镜焦距的移动，任何一个天区都将经过望远镜光学焦面，此时对应的FWHM最小，由于望远镜焦距与其对应的FWHM是一组离散数列，为得到某一天区准确的焦距值，以望远镜焦距作为横坐标， FWHM作为纵坐标进行二次多项式拟合，FWHM最小时对应的焦距值就是这一天区的最佳焦距；

S4. 得到所有天区的最佳焦距后，以CCD像元坐标为x坐标和y坐标，以最佳焦距为z坐标，做平面拟合，得到拟合平面方程，拟合平面与x, y坐标面的夹角即为CCD靶面与望远镜焦面的夹角。

作为一种优选的技术方案，S1中，CCD沿着光学望远镜光轴方向平移的步长接近的望远镜焦深长度为△δ=4λ(f/D)²。

作为一种优选的技术方案，S4中，CCD靶面与望远镜焦面的夹角为：tanθ=(Zmax-Zmin）/(a*√2*b/1000)，其中Zmax为最大焦距，Zmin为最小焦距，a为CCD单轴像元数，b为以μm 为单位的CCD像元尺寸。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：

本发明通过天文检测方法，能准确测量出CCD靶面与光学焦面的倾斜程度，然后用标准尺寸的垫片在CCD相机和光学望远镜安装法兰处对其进行修正，解决了天文观测中星像虚实同在的问题。本发明解决了无法使用直接测量方法测量CCD靶面与望远镜焦面夹角的问题，且利用天文检测方法可以避免由于安装导致的误差，得到较为准确的测量结果，通用性较强。同时，此方法可为自动靶面校准提供参考。

附图说明

图1为CCD靶面与望远镜焦面夹角测量原理图；

图2为对同一子天区的望远镜焦距和恒星FWHM均值做多项式拟合的拟合点分布图；

图3为对测量的CCD子天区焦距值做平面拟合的拟合点分布图；

图4为CCD相机与望远镜安装法兰面的结构示意图；

图5为修正后CCD靶面与望远镜焦面的拟合点分布图；

图6为修正后CCD全场星像FWHM分布情况示意图。

具体实施方式