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PUNTINO 望远镜用波前传感器

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2024-12-02北京市
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北京费恩科技有限公司

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产品简介
Puntino用于优化望远镜的Shack-Hartmann波前传感器1、用强大的设备优化望远镜性能一个微调好的望远镜是获得深、高质量天文图像的关键
详细信息

Puntino
用于优化望远镜的Shack-Hartmann波前传感器

1、用强大的设备优化望远镜性能一个微调好的望远镜是获得深、高质量天文图像的关键。我们专门为望远镜开发的Shack-Hartmann波前传感器Puntino,基于我们在世界各地天文台使用它的丰富经验。根据分析,软件及时建议采取纠正措施,极大地简化了维护工作,使您能够在数小时内完成通常需要更长时间的工作。根据我们为您提供全套工具的理念,我们还为准直望远镜和自准直仪提供基于CCD的系统。

2、通过微调获得个数量级

整望远镜是一个微妙而耗时的过程,如果不经常进行调整,可能会导致受像差影响的图像。这不仅会导致效率损失(高达1个数量级),而且还会导致图像不规则,因此难以分析。

另外,如果使用的焦平面不正确,会导致图像出现球面像差,从而使图像对称放大(因为它是对称像差),并将其误认为是视觉效果。

在PuntinoPro的帮助下,望远镜可以快速调整。下面显示了一些示例。
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两台望远镜的瞳孔(由 PuntinoPro的探测器CCD拍摄)具有散光(中心和左侧)和三角昏迷(右侧)。
左边的两幅图像是焦内和焦外图像,显示了由于散光而导致的图像伸长以及两幅图像之间的90度倾斜。
右图为支撑主镜的三个固定点调整错误导致的三角形图像。

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来自望远镜的像散(左)稍微偏离焦点的图像。注意像散引起的图像伸长。
由于电子团方向是水平的,延率不是由望远镜跟踪误差引起的。
右图为M53星团的中心部分,在校正了望远镜的像差之后。


3.PuntinoPro
为专业天文台设计,配备两个摄像头,一个用于获取ShackHartmann图像,另一个用于获取直接图像,以及校准光源的远程控制。
在专业天文望远镜中,由于传感器干扰了常规观测,因此经常安装拆卸传感器是不现实的。Puntinopro是自动化的,带有校准系统的电动遥控器。
它还配有两个摄像头,以及的硬件和软件功能。
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4、Puntino minisensor
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专为小型天文台设计

作为定期维护计划的一部分,只有在进行SH测试时,才将其安装在望远镜上

5.特点:概述
• 测量任何光学系统的像差(最多34项Zernike多项式)
• 估计光学质量和Strehl比
• 检查任何像差对应的波前
• 使用程序给出的诊断来聚焦任何系统,程序给出了影响校正的大小(单位:mm)和方向
• 使用软件给出的指示在几分钟内(而不是几小时内)校准光学系统,使用软件给出的指示(大小和方向)移动光学元件以实现对准。
• 使用Puntinopro测量的球差找出正确的焦平面,程序再次给出了移动元素或焦平面的大小和方向。制造过程中,在反馈回路中使用这些信息。
• 在数学上减去低阶像差后,使用它通过波前图显示来识别误差
• 通过检查残差图识别空气湍流
• 在线查看夜间像差的变化
• 利用Puntinopro给出的望远镜焦平面图像在天空中不同位置的移动指示,为望远镜建立/完善复杂的指向模型
• 程序可以接受用户使用特殊软件模块提供的温度测量,这为温度与任何像差系数的相关性提供了重要的依据

6、分析和优化望远镜性能的整套工具

使用基于CCD的软件包Alisa对准直望远镜的初始设置

• 望远镜两轴的标识(alt-az或ha-dec)
• 主镜轴与电池中心对齐
• 主镜轴与望远镜旋转轴对齐
• 将M2驱动器与光轴对齐
• 主镜和次镜轴的初始对准

使用Puntinopro和Sensoft进行微调和调整

• 使用sensoft(彗差测量)给出的指示对准M1和M2轴
• 使用Sensoft的诊断识别正确的焦平面(零球差)
• 利用低阶像差减法后的散光、三角昏迷、二次散光和镜面映射值优化天顶附近的支撑系统
• 使用瞳孔上残差图优化穹顶和镜视
• 像差随天顶距离的变化和查表的创建
• 使用内置的星体选择部分校准天顶距离的像差
• 利用内置选星段优化天顶距支撑系统。第二台CCD相机在望远镜瞳孔检测中的应用•用第二台CCD相机检查失焦瞳孔
• 使用第二个CCD检查M2驱动器的线性度,无需安装对准望远镜。第二台CCD相机在望远镜瞳孔检测中的应用
• 使用第二个CCD摄像机测量组合的外部视觉、圆顶和镜面视觉

主动光学:通过移动二次镜纠正彗差和离焦

通过以太网或串行电缆将sensoft计算的运动值传递给m2的控制系统,可以纠正昏迷和聚焦。
主动光学:主镜像差校正使用Sensoft计算的系数对主镜形状进行全主动光学。
这些值可以通过以太网或串行电缆传递给控制系统。

高级光学分析

•根据Shack-Hartmann的数据,可以计算出望远镜的MTF。

仿真

Zernike波前的产生、望远镜设计和衍射分析(由像差、波纹、微波纹、视觉、望远镜指向、CCD像素大小引起的MTF)


7、传感器:不仅是 Zernike系数
Sensoft结合了对PuntinoPro(包括CCD摄像机)的控制,以及Shack Hartmann分析。
它不仅给出了Zernike系数,而且给出了调整望远镜的诊断方法。

功能

详情

设计简单的结果解释

传感器不仅给出了以纳米为单位的波前像差系数,还给出了由于焦平面上的像差图像而产生的相应尺寸(以弧秒为单位),使结果更容易解释。

详细计算

每次运行时自动计算3SH循环:分别用于实际质量(仅删除倾斜和散焦)、实际质量(删除用户选择的Zernike像差项)和潜在质量(删除前7Zernike  项)。因此,我们可以清楚地了解当前的望远镜质量、潜在的望远镜质量以及任何单个像差的信息。

误差分析

计算了系数的误差和拟合优度的概率。

校正散焦

根据副镜的运动,传感器可以非常精确地测量离焦。

对齐:使用昏迷值进行校正

根据望远镜参数,传感器为您提供了校正昏迷所需的副镜(偏心或倾斜)的运动,包括幅度和方向。

测量圆锥系数

仪器的高动态范围可以给出(双曲线)初值的二次系数。

 

从被测球差中寻找正确的焦平面

在Cassegrain聚焦时,传感器可以用来找到正确的焦平面,即球差为零的平面。根据望远镜的参数,它给出了焦平面为获得零球差必须移动的大小和方向。

杂散光、三角彗差和二次散光

 

这些像差的存在表明存在支撑误差,利用这些系数的值和镜片的表面图,可以优化镜片支撑。

支持印记的高分辨率地图

瞳孔上22x22个点的采样在去除低阶Zernike项后给出了镜面的高分辨率地图。结合测得的散光、三角彗差和二次散光,可以对反射镜支架进行优化。

为便于解释而绘制的大量图表

传感器有丰富的图表:完整版本中有37个。

平均以减少空气效应引起

的噪音

可以对多个SH框架的系数进行平均,以减少由于空气湍流和圆顶视景效应而产生的噪声。

快速计算回路

全套计算只需不到2秒。

穹顶与镜视优化

Shack-Hartmann分析后瞳孔上的残差图可以用来研究穹顶和镜面。也可以使用第二个CCD相机的瞳孔图像。

详细帮助

广泛的帮助(超过20MB),对最基本的概念有非常详细的解释。

8、安装Puntinopro和测试频率
在开始观测之前,每天晚上检查望远镜的状态。
它被设计成允许安装在离轴位置,这样定期观察计划就不会受到干扰。
它配备了一个校准源的遥控器,使参考框(用于校准仪器像差)能够根据需要频繁地被取出来,以补偿夜间温度和望远镜位置的变化。

Permanent mounting of PuntinoPro off-axis

平面镜使用

Puntinopro可以安装在离轴位置,望远镜发出的光可以通过在平面镜中翻转

(测试完成后将其移除)来指向它。这使得每天晚上在观测开始前进行测试。

部分向导

使用合适的光学设备,PuntinoPro o可以成为望远镜的导向装置的一部分,甚至可以在夜间使用。由于导向器采用离轴方式,因此需要去除望远镜的离轴(场)像差。在经典卡塞格伦望远镜的情况下,这些是彗差和杂散光,而在丽奇-克雷蒂安望远镜的情况下,只有散光。这些值取决于望远镜参数,可以输入到传感器中,从而消除这些像差的影响。

9、SH试验频率
理想情况下,测试应该在整个晚上连续进行。但是如果不能实现,请尽量在晚上开始时进行测试。

校准参考帧的采集频率 当温度变化几度或望远镜移动一个大角度距离时,应取PuntinoPro 的校准框。


10、传感器:产品控制及预算

传感器整合了对Puntinopro的全面控制 。

控制CCD相机和步进电机SH分析

通过在次运行程序时一些参数,可以设置整晚运行。
对ShackHartmann框架的分析只是一个鼠标点击的问题。 你可以在不到一分钟的时间内得到一个好的哈特曼框架,分析它并得到初次结果。

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传感器的图形用户界面,其中一些图形显示

11、Puntino Pro特点论述

硬件


斑点数量:约40x40(标准)。根据要求提供更高的号码。

在瞳孔上进行高采样,以便更可靠地确定球面像差2相机(一个用于SH图像,另一个用于直接图像)。用于获取SH图像的摄像机是一个CCD摄像机,用户可以选择(例如冷却摄像机)。用于

直接成像的相机是一个尺寸为5.41280x1024像素的CMOS相机。

步进电机由PC机远程控制,用于校准光源。仪器外形:前法兰上有4 m-6孔的安装盒。


软件:控制与计算


CCD和电机控制集成到软件中。

多达34个泽尼克术语的系数(塞德尔、标准、条纹和环形)用户选择。

波前(p-v,rms),Strehl比。

用于纠正测量离焦、昏迷和球差的软件指示。高级图像分析。

用第二个CCD记录的焦内和焦外图像。存在噪声时Zernike的测量精度(视情况而定):~0.1“。

从SH分析中获得的系数的平均值,以减少空气影响引起的噪声影响。夜间像差变化图。

天顶距离像差校准程序中的星表。

Puntinopro的可选功能

计算MTF的PSF和EEShack-Hartmann数据。

对主动光学的在线控制。

总可以看到使用第二个相机的测量(外部,穹顶和镜像)。

标定的线性二次镜的聚焦驱动。

模拟:一代的Zernike波阵面时,望远镜设计和衍射分析(MTF由于畸变,涟漪,微观波纹,看到,望远镜指向,CCD

像素大小)。

(50赫兹)tip-tilt修正。


12、MIMMsoft:for seeing measurement
MIMMOSOFT是一个测量天文观测的软件包。
其亮点是: 可使用单孔径(如在大型望远镜的焦点处,以便风切变不成问题)或使用双图像运动监视器(dimm)测量可视力。
* 可与Puntino的取景器相机一起使用,后者是Spotoptics S.R.L.制造的用于测试望远镜的Shack Hartmann波前传感器。
因此,结合哈特曼分析得到的关于像差的详细信息,可以得到一幅完整的望远镜性能图,包括穹顶和镜视效果。
* 实时测量和显示FWHM(视觉)的测量值,(图像运动的二维方差)或r0(fried参数),数据可以在以后保存、检索和绘制。 最多可使用1000帧计算R0值。
* 可使用0.01ms的最小曝光时间(当然是明亮的恒星),这将导致计算闪烁指数的1兆赫的非常大的带通。 自动优化曝光时间,实现精确的中心化。
* MIMMOSOFT是一个单独的Stad软件包,也是Sensoft中的可选软件包。
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13、Alisa:微校准软件
根据我们为您提供完整解决方案的理念,我们还提供Alisa软件和照相机,用于准直望远镜和自准直仪。
这可用于望远镜的初始对准和设置,并有助于通过数码相机代替目镜来减少对准的单调:通过软件获取和分析目标的图像。
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14、技术规格

可以测试的元素类

Astronomical telescopes (at Cassegrain, prime and Newtonian focus). Telescopes in the laboratory.

Lenses.

涵盖的焦点比率

f/1.8 to f/300 standard. Faster focal ratios can be tested with special setup.

透镜焦距(1)

41mm

标准抽样

About 40x40

采样数

Up to 65x65 spots (camera dependent).

分析软件

Sensoft.

Precision of Zernike polynomials coefficients (laboratory)

λ/300.

Precision of Zernike polynomials

coefficients (telescope)

0.01”

Precision with which the wavefront is computed

λ/150 rms

Wavelength range

With standard camera from 0.375 up to 1.1m.

Reference source

LED. Remotely controlled.

Distance from flange to instrument focus

54.8mm.

Height of optical axis from base

51.5mm.

Camera for SH

16-bit cooled CCD.

Camera for Finder

10-bit uncooled CMOS, 1280x1024pixels, 5.4m pixel size or 14 or 16-bit cooled CCD.

Dimensions (Focal ratio dependent)

9 (Height) x 22 (Length) x 9 (Width) cm.

Power requirement (stepper motor)

12V, 1000mA

Notes and explanations:

1.Lenslets with different diameters and focal lengths available on request.


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