專利名稱：一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式太陽(yáng)光柵光譜儀的像消旋裝置。
背景技術(shù)：
地基式大口徑太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡都是采用地平式機(jī)架結(jié)構(gòu)，因此在跟蹤太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)就需要轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的方位軸和俯仰軸的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，由于望遠(yuǎn)鏡的方位軸和俯仰軸均不與地球的自轉(zhuǎn)軸平行，所以在望遠(yuǎn)鏡跟蹤太陽(yáng)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)就會(huì)在望遠(yuǎn)鏡焦面上的太陽(yáng)像存在像旋轉(zhuǎn)的問(wèn)題(程景全.天文望遠(yuǎn)鏡的原理和設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2003:95-96.)。而像旋轉(zhuǎn)將給實(shí)時(shí)目標(biāo)的識(shí)別、圖像處理和后端的科學(xué)儀器如光譜儀的工作都帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題，因此必須消除望遠(yuǎn)鏡的像旋轉(zhuǎn)問(wèn)題。

目前，消除視場(chǎng)像旋轉(zhuǎn)的方法主要有光學(xué)消旋和機(jī)械消旋。機(jī)械消旋的方法是直接采用高功率的電機(jī)直接轉(zhuǎn)動(dòng)光譜筒的方式實(shí)現(xiàn)，即后端的整個(gè)光譜儀隨視場(chǎng)旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)難度大，對(duì)系統(tǒng)的電控和機(jī)械要求嚴(yán)格。目前美國(guó)的4米ATST太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡采用此種消旋方式。常見的光學(xué)消旋包括K鏡和道威棱鏡，K鏡和道威棱鏡都能實(shí)現(xiàn)視場(chǎng)像消旋。道威棱鏡是最早用于望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)的像消旋，而道威棱鏡則是受工作波段的限制，只能工作于可見光波段，對(duì)后端的光譜儀是不合適的。目前望遠(yuǎn)鏡消旋常采用K鏡，如美國(guó)威爾遜山天文臺(tái)胡克100英寸望遠(yuǎn)鏡在Coude焦點(diǎn)前就安裝了 K鏡消旋裝置(SCOTT W T.UnISISfield de-ratator, 2000), 1.5米的德國(guó)太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡GREGOR也是是采用K鏡進(jìn)行光學(xué)消旋(Manuel Collados et al, 〃A high-resolution spectrograph for the solar telescopeGREGOR", 2008)，國(guó)內(nèi)云南天文臺(tái)的1.2米望遠(yuǎn)鏡也是采用K鏡消旋(鞠青華；1.2米地平式望遠(yuǎn)鏡視場(chǎng)旋轉(zhuǎn)研究與消旋[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(云南天文臺(tái))；2008年)。但是K鏡對(duì)裝校要求極高，其要求K鏡的光軸、K鏡的自轉(zhuǎn)軸和望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的光軸三軸合一。本發(fā)明基于以上背景，提出一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式太陽(yáng)光柵光譜儀的像消旋裝置。通過(guò)采用光纖束來(lái)連接望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)和狹縫式太陽(yáng)光柵光譜儀，通過(guò)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)支撐圓盤上的面陣光纖陣列旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速和方向與焦面上的太陽(yáng)像轉(zhuǎn)速和方向相同，從而實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡焦面上的太陽(yáng)像消旋。本發(fā)明借助光纖柔軟、重量輕和易彎曲的特點(diǎn)，改變了傳統(tǒng)的光學(xué)儀器剛性連接的方式，提高了狹縫式太陽(yáng)光譜儀與望遠(yuǎn)鏡連接的靈活性；能夠?qū)崿F(xiàn)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)與光譜儀在空間上的分離，其位置和空間擺放范圍不受限制，有利于光譜儀小型化的實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)傳統(tǒng)的像消旋技術(shù)如光學(xué)消旋和機(jī)械消旋技術(shù)受限于光學(xué)調(diào)試、電控和機(jī)械控制嚴(yán)格等問(wèn)題，提出了一種相對(duì)現(xiàn)有的消旋結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、體積更小和更容易實(shí)現(xiàn)的消旋裝置，以避開傳統(tǒng)的像消旋技術(shù)所遇到的問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，包括:太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，光纖夾具插槽，面陣光纖夾具端，支撐圓盤，剛性連接體，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，光纖束，線陣光纖夾具端，狹縫式光柵光譜儀，成像系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)角度控制器；其中:該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)為地基式大口徑太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，把太陽(yáng)像成像在該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的焦面，由于地基式大口徑太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡采用地平式機(jī)架結(jié)構(gòu)，在跟蹤太陽(yáng)觀測(cè)時(shí)，該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡所在的地平經(jīng)圈相對(duì)于太陽(yáng)運(yùn)行的赤經(jīng)圈是在不斷的變化的，在該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的焦面上采集到的太陽(yáng)像就會(huì)隨著該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡方位軸和高度軸而旋轉(zhuǎn)，即像旋，通常用星位角P來(lái)表示，其星位角的位置和變化速度分別由(I)式和(2)式表示，具體如下:
權(quán)利要求
1.一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，包括:太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)(1)，光纖夾具插槽(2)，面陣光纖夾具端(3)，支撐圓盤(4)，剛性連接體(5)，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)，光纖束(7)，線陣光纖夾具端(8)，狹縫式光柵光譜儀(9)，成像系統(tǒng)(10)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(11)和旋轉(zhuǎn)角度控制器(12)； 其中:該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)(I)為地基式大口徑太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡，把太陽(yáng)像成像在該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的焦面，由于地基式大口徑太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡采用地平式機(jī)架結(jié)構(gòu)，在跟蹤太陽(yáng)觀測(cè)時(shí)，該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡所在的地平經(jīng)圈相對(duì)于太陽(yáng)運(yùn)行的赤經(jīng)圈是在不斷的變化的，在該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡的焦面上采集到的太陽(yáng)像就會(huì)隨著該太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡方位軸和高度軸而旋轉(zhuǎn)，即像旋，通常用星位角P來(lái)表示，其星位角的位置和變化速度分別由(I)式和(2)式表示，具體如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，其特征在于:支撐圓盤(4)的插槽寬度可調(diào)，滿足面陣光纖夾具端(3)的插入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，其特征在于:所述的支撐圓盤(4)和剛性連接體(5)是面陣光纖陣列(3)和電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)之間最適合的支撐結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，其特征在于:所述的面陣光纖夾具端(3)和線陣夾具端(8)均能實(shí)現(xiàn)其他面陣形式的的排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，其特征在于:所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)的負(fù)載根據(jù)支撐圓盤(4)和剛性連接體(5)來(lái)定；其轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)過(guò)180度后置零，繼續(xù)下個(gè)周期的像消旋過(guò)程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，其特征在于:所述的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)的臺(tái)面可以任意正反旋轉(zhuǎn)，方便讀數(shù)和初始定位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，其特征在于:所述的放在望遠(yuǎn)鏡焦面的面陣光纖夾具端(3)通過(guò)光纖耦合器把望遠(yuǎn)鏡焦面上的太陽(yáng)像耦合進(jìn)面陣光纖夾具端(3)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可用于太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡狹縫式光柵光譜儀的像消旋裝置，包括太陽(yáng)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)(1)，光纖夾具插槽(2)，面陣光纖夾具端(3)，支撐圓盤(4)，剛性連接體(5)，電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)，光纖束(7)，線陣光纖夾具端(8)，狹縫式光柵光譜儀(9)，成像系統(tǒng)(10)，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(11)和旋轉(zhuǎn)角度控制器(12)，通過(guò)光纖束連接望遠(yuǎn)鏡焦面和后端的狹縫式光柵光譜儀，依據(jù)簡(jiǎn)單的光纖束柔性傳像原理，將進(jìn)入狹縫式光譜儀的太陽(yáng)像進(jìn)行中繼，并通過(guò)柔性旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)像范圍進(jìn)行變換。本發(fā)明結(jié)構(gòu)小、重量輕，使用簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)與光譜儀在空間上的分離，光譜儀的位置及其擺放范圍不受限制。
文檔編號(hào)G01J3/28GK103234630SQ20131013823
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月21日
發(fā)明者鄭聯(lián)慧, 顧乃庭, 饒長(zhǎng)輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所