近地天体望远镜配置大阵面CCD后轴外像差的校正

发布时间：2022-01-13 13:10

　　近地天体望远镜由SI600S （4k×4k） CCD升级为STA1600LN （10k×10k） CCD后,观测视场由4 deg²增至9 deg²,可用视场直径由望远镜原设计视场的3.14°增至4.28°,超出原设计36%,同时作为CCD密封窗的场镜增厚8.75 mm;两个因素导致10k CCD成像的轴外像差增大,视场外围的像质变差.依据望远镜原始设计光学参数,借助光学设计软件ZEMAX进行像质改善尝试,最终选择在10k CCD场镜前插入一个由两片球面透镜组成的场改正镜,使10k CCD的轴外像差得到校正.同时还提出了一个进一步拓展近地天体望远镜观测能力的设计方案,将望远镜的可用视场从目前的14.38 deg²扩展至28.27 deg². 

【文章来源】：天文学报. 2019,60(06)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

望远镜原始设计的像斑点图和像斑几何能量集中度.OBJ:**DEG-物方(Object)半视场角,单位为度(以DEG表示).IMG:**MM-像方(Image)视场半径,单位为毫米(mm).RMS RADIUS:(像斑)均方根半径.GEO RADIUS:(像斑)几何半径.

图1 望远镜原始设计的像斑点图和像斑几何能量集中度.OBJ:**DEG-物方(Object)半视场角,单位为度(以DEG表示).IMG:**MM-像方(Image)视场半径,单位为毫米(mm).RMS RADIUS:(像斑)均方根半径.GEO RADIUS:(像斑)几何半径.2 近地天体望远镜升级大阵面CCD带来的问题

近地天体望远镜使用的10k CCD STA1600LN,其像元尺寸为9μm,靶面边长95×95 mm,对角线长134.4 mm对应直径为4.28?圆形视场,约为原设计视场直径的136%因视场直径增大,新设计的平场透镜直径由4k CCD的120 mm增至160 mm.视场增大导致轴外像差的增加,视场外围超出原设计视场的区域像质下降较为明显,CCD靶面边缘尤其四角的像斑呈现出一定的椭圆拖尾特征.由于平场透镜同时也是CCD杜瓦腔体的密封窗,在CCD杜瓦腔体内抽真空后将承受一个大气压的负压.其中心挠度(应力变形)与透镜半径的4次方成正比,与透镜厚度的3次方成反比[2].故CCD厂家将其厚度由4k CCD的4.35 mm增至13.1 mm,因而场镜的凸球面与CCD靶面的间距增加了8.75 mm.这一因素导致望远镜的色球差略有增加,整个视场内像斑的几何能量集中度也有所下降.由于主镜的有效口径1200 mm是与原设计无晕视场3.14?相匹配的,视场增大到4.28?后,超出原设计视场的区域,通过改正镜直径1000 mm的入射光束将有部分落到口径1200 mm的主镜反射面之外,使10k CCD靶面四角的像斑呈现一定的渐晕效应.图3显示10k CCD图像不同视场区域的截图,截取范围200×200 pixel.截图显示的图像背景为灰白色,是将CCD的16个读出通道的显示对比度调节一致所致,并非噪声图4显示望远镜新场镜设计的成像情况.图4 新场镜设计的像斑点图和像斑几何能量集中度


本文编号：3586493