恭喜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所鞠国浩获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所申请的专利在轨检测拼接式望远镜各子镜曲率半径非一致性的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115682991B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211421730.X,技术领域涉及:G01B11/255;该发明授权在轨检测拼接式望远镜各子镜曲率半径非一致性的方法是由鞠国浩;鹿芝荣;许博谦;白晓泉;张春悦;王帅会设计研发完成,并于2022-11-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本在轨检测拼接式望远镜各子镜曲率半径非一致性的方法在说明书摘要公布了:在轨检测拼接式望远镜各子镜曲率半径非一致性的方法,属于光学检测领域,包括:采集拼接式空间望远镜不同焦面位置处的点扩散函数图像;以点扩散函数图像作为输入,利用相位恢复算法求解系统波前相位分布;利用泽尼克多项式对子孔径波前进行拟合,得到与各低阶像差对应的像差系数值,获得子孔径波前中所包含的离焦像差成分;解耦子镜曲率半径非一致性误差与其他镜面横向失调对子孔径离焦像差的影响;确定子孔径离焦像差与相应子镜曲率半径非一致性误差之间的近似线性关系;根据各子孔径波像差中离焦像差的差异值计算相应子镜曲率半径非一致性误差。本发明能降低主镜面形误差,提高主镜面形精度,提高拼接式空间望远镜的最终成像性能。
本发明授权在轨检测拼接式望远镜各子镜曲率半径非一致性的方法在权利要求书中公布了:1.在轨检测拼接式望远镜各子镜曲率半径非一致性的方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一、采集拼接式空间望远镜不同焦面位置处的点扩散函数图像; 步骤二、以步骤一中所采集的点扩散函数图像作为输入,利用相位恢复算法求解系统波前相位分布,得到全孔径系统波前像差; 步骤三、利用泽尼克多项式对子孔径波前进行拟合,得到与各低阶像差对应的像差系数值,获得子孔径波前中所包含的离焦像差成分; 步骤S3.1:将被测子孔径波前用n项泽尼克多项式表示为: Wx,y=q1Z1x,y+q2Z2x,y+...+qnZnx,y1 式中,W表示波像差值,Zn表示第n项泽尼克多项式,qn表示第n项泽尼克多项式中相应的泽尼克系数,x,y表示光瞳面位置坐标; 步骤S3.2:公式1用矩阵形式表示为: Wx,y=qTZ2 式中,q表示包含各项泽尼克系数的向量,上标T表示矩阵的转置,Z表示泽尼克多项式矩阵; 步骤S3.3:设有m个离散测量数据点Wixi,yi,i=1,2,...,m;令aij=Zjxi,yi,j=1,2,...,n,mn,代入以上公式1和公式2,得到矛盾方程组: 步骤S3.4:公式3用矩阵形式表示为: Aq=w4 式中,Α=aij为m×n矩阵,q=[q1,q2,...,qn]T,w=[W1,W2,...,Wm]T; 步骤S3.5:利用最小二乘准则求解矛盾方程组,得到离焦像差所对应的像差系数值: q=ATA-1ATw5 式中,上标T表示矩阵的转置; 步骤四、解耦子镜曲率半径非一致性误差与其他镜面横向失调对子孔径离焦像差的影响; 步骤S4.1:全孔径彗差在不同的子孔径产生相同的彗差成分,对各个子孔径彗差成分取平均得到子孔径彗差值: 式中,N表示拼接式空间望远镜主镜结构中各拼接子镜的数量,表示第i个子孔径x方向彗差系数,表示第i个子孔径y方向彗差系数; 步骤S4.2:根据子孔径彗差与全孔径彗差之间的关系,得到全孔径彗差值: 式中,k表示全孔径尺寸与子孔径尺寸的比值,C7表示x方向全孔径彗差系数,C8表示y方向全孔径彗差系数; 全孔径彗差在第i个子孔径衍生出的离焦像差值为: 式中,·表示向量点乘,与分别表示在x方向与y方向上第i个子孔径中心与全孔径中心之间的距离与全孔径半径的比值; 步骤S4.3:从子孔径离焦像差中去除全孔径彗差衍生出的离焦像差成分,剩余的即为由子镜曲率半径非一致性误差所引起的离焦像差成分: 式中,表示第i个子孔径中总的离焦像差成分,表示由全孔径彗差在第i个子孔径中衍生出的离焦像差成分,表示由第i个子孔径中由子镜曲率半径非一致性误差引起的离焦像差成分,即从总的离焦像差成分中去掉全孔径彗差衍生出的那一部分; 步骤五、确定子孔径离焦像差与相应子镜曲率半径非一致性误差之间的近似线性关系; 在光学仿真软件中引入一个子镜曲率半径非一致性误差改变量,提取离轴子系统离焦像差的变化量,子镜曲率半径非一致性误差改变量与离轴子系统离焦像差变化量的比值即为线性关系的系数,以此确定子孔径离焦像差与相应子镜曲率半径非一致性误差之间的近似线性关系; 步骤六、根据各子孔径波像差中离焦像差的差异值计算相应子镜曲率半径非一致性误差。
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