1m紅外太陽望遠(yuǎn)鏡鏡面位置誤差致光軸偏移分析

董雪巖，許方宇，陳 驥，羅永芳

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1m紅外太陽望遠(yuǎn)鏡鏡面位置誤差致光軸偏移分析

董雪巖1,2，許方宇1，陳 驥3，羅永芳3

（1.云南天文臺(tái)天文技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650216；2.中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049；3. 云南北方馳宏光電有限公司，云南 昆明 650217）

定量分析了云南天文臺(tái)1m新真空紅外太陽望遠(yuǎn)鏡（簡稱NVST），副鏡失調(diào)誤差對(duì)主光軸偏移的影響。以格里高利雙反射系統(tǒng)為例，在綜合像質(zhì)達(dá)到衍射極限的前提下，分析了副鏡的離心和傾斜誤差分別對(duì)光軸帶來的影響，然后分析了兩種因素綜合作用下，NVST光軸的可能的偏移量。模擬結(jié)果表明當(dāng)副鏡離心和傾斜單獨(dú)存在且分別小于0.121mm和0.01°時(shí)，像質(zhì)可達(dá)衍射限。當(dāng)副鏡離心與傾斜同時(shí)存在且耦合，離心4.5mm傾斜0.392°時(shí)，像質(zhì)仍可達(dá)到衍射限，光軸已偏移0.392°，遠(yuǎn)大于望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)視場(chǎng)0.083°。因此光軸穩(wěn)定性是大型望遠(yuǎn)鏡裝調(diào)的一項(xiàng)必檢指標(biāo)。

紅外望遠(yuǎn)鏡；光學(xué)裝調(diào)；光軸偏移；像質(zhì)；彎沉；靈敏度矩陣

0 引言

2015年5月中國科學(xué)院云南天文臺(tái)的NVST建成[1]，它是一架口徑1m的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，在0.3～2.5mm波段對(duì)太陽成像。驗(yàn)收測(cè)試表明該望遠(yuǎn)鏡達(dá)到光學(xué)衍射極限；但這并不表明它是“完美”的，在望遠(yuǎn)鏡的使用過程中我們發(fā)現(xiàn)，望遠(yuǎn)鏡處于不同方位角和高度角時(shí)，其光軸有大約0.013°的偏移，與望遠(yuǎn)鏡0.083°的有效視場(chǎng)相比，光軸偏轉(zhuǎn)成為嚴(yán)重問題。隨著天文望遠(yuǎn)鏡空間分辨率和能量匯聚能力的不斷提高，口徑增大，視場(chǎng)常在減小；未來建造的更大望遠(yuǎn)鏡，其光軸變化問題可能更嚴(yán)重。在像質(zhì)良好前提下分析光軸偏移可能的原因并設(shè)法矯正是本文主要的工作。

國內(nèi)外大型天文望遠(yuǎn)鏡大多采用傳統(tǒng)方法裝調(diào)[2]。例如，意大利望遠(yuǎn)鏡TNG的副鏡裝調(diào)使用了測(cè)微準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡，來調(diào)整副鏡的離心與傾斜。而美國大熊湖太陽望遠(yuǎn)鏡借助了激光跟蹤儀作為參考，副鏡裝調(diào)后位置誤差小于50mm。傳統(tǒng)裝調(diào)方法非常注重望遠(yuǎn)鏡像質(zhì)，在像質(zhì)和光軸不可同時(shí)兼顧時(shí)，通常棄光軸而追求像質(zhì)的完美。1990年美國Hubble太空望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)了球差，采用計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)方法成功恢復(fù)了像質(zhì)。相對(duì)于傳統(tǒng)裝調(diào)方法，計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)法更加精準(zhǔn)，且裝調(diào)完成后像質(zhì)和光軸同時(shí)達(dá)標(biāo)。世界各國在20世紀(jì)90年代就在很多高精度光學(xué)系統(tǒng)中采用了計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)法，并取得了良好的效果。與之相比我國在計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)技術(shù)上還存在著一定差距。

NVST的光學(xué)系統(tǒng)如圖1所示，它是一個(gè)修正的格里高利（Gregorian）系統(tǒng)[3]。太陽光從封窗1進(jìn)來，依次經(jīng)過1、2、4、3、5、6、7，最后經(jīng)45°平面反射鏡導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡終端設(shè)備。主鏡1是拋物面反射鏡，副鏡2和三鏡3是橢球面反射鏡；1、2、3稱為成像鏡，其余4、5、6和7是平面反射鏡。1、2、3分別表征望遠(yuǎn)鏡的第一、第二、第三焦點(diǎn)。望遠(yuǎn)鏡主鏡口徑0.98m，焦距約45m，視場(chǎng)約5′×5′。如圖1，4剛好處于望遠(yuǎn)鏡鏡筒的支撐結(jié)構(gòu)附近，鏡筒兩頭似懸臂梁向前后挑出，2和1分處前后，2～4距離為2.588m，1～4距離為0.43m，1與2間距離為3.024m。

1 NVST副鏡僅發(fā)生離心、傾斜或距離偏差時(shí)的光軸偏移量

大型望遠(yuǎn)鏡的裝調(diào)和檢測(cè)過程分為單個(gè)鏡組的裝調(diào)和檢測(cè)以及整鏡的裝調(diào)和檢測(cè)兩部分。整鏡的裝調(diào)過程包含機(jī)械粗調(diào)和光學(xué)精調(diào)。機(jī)械粗調(diào)還包括：系統(tǒng)機(jī)械軸的辨識(shí)（垂直軸、俯仰軸、方位軸）、主光軸的判定、主副鏡的位置調(diào)整；光學(xué)精調(diào)為借助于光學(xué)像差實(shí)現(xiàn)副鏡的精確調(diào)整的過程[4]。

顯然各成像鏡面間相對(duì)位置變化將改變光軸位置并影響成像質(zhì)量。首先分析僅1與2間存在相對(duì)位置偏差的情況。NVST鏡筒的支撐在4附近，在重力作用下，4前后兩端的鏡筒會(huì)發(fā)生彎曲形變，主副鏡1和2的位置和姿態(tài)會(huì)發(fā)生變化，即彎沉現(xiàn)象。同時(shí)，3也有相似的彎沉現(xiàn)象；只是，1、2間的彎沉量隨望遠(yuǎn)鏡的高度角變化；而3的彎沉量是個(gè)定值。

主副鏡裝調(diào)，是主副鏡兩者的相對(duì)位置關(guān)系，以主鏡為基準(zhǔn)副鏡的位置移動(dòng)有6個(gè)自由度[5]，分別為、、軸的離心與傾斜，但是繞軸的旋轉(zhuǎn)不會(huì)產(chǎn)生像差影響，所以副鏡自由度就變?yōu)?個(gè)。為簡化問題，把坐標(biāo)系建立在主鏡1上，以主鏡1為基準(zhǔn)，分析副鏡2的位置變化關(guān)系。望遠(yuǎn)鏡主副鏡的對(duì)準(zhǔn)誤差定義如圖2所示。圖中：r為副鏡頂點(diǎn)偏離主鏡的距離，稱為離心誤差，可以分解為沿軸方向的d和沿軸方向的d，r為副鏡光軸與主鏡光軸的夾角，稱為傾斜誤差，可以分解為繞軸旋轉(zhuǎn)t和繞軸旋轉(zhuǎn)的t；d表示副鏡與主鏡的間距偏離理論值的大小。

圖1 NVST望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)

圖2 主副鏡對(duì)準(zhǔn)誤差示意圖

1.1 NVST主副鏡僅發(fā)生離心或傾斜一種失調(diào)情況分析

對(duì)于NVST光學(xué)系統(tǒng)，先討論由主鏡1、副鏡2組成的格里高利系統(tǒng)，用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件Zemax模擬望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)[6-7]。望遠(yuǎn)鏡在安裝調(diào)整后，在像質(zhì)達(dá)標(biāo)情況下，主副鏡光軸不重合引起的圖像偏移，又分兩種情況。先以系統(tǒng)僅存在r（離心）或僅存在r（傾斜）的情況討論。再單獨(dú)討論r與r同時(shí)存在的情況。

這里我們通過Zemax里的點(diǎn)列圖（Spot Diagram）來判斷望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的好壞[8]。點(diǎn)列圖中參考的是airy斑，在形成的彌散斑直徑在2.44××（主波長）以內(nèi)的時(shí)候，該光學(xué)系統(tǒng)可以認(rèn)為是理想（完美）光學(xué)系統(tǒng)。

在Spot Diagram中均平方根半徑（RMS RADIUS）是彌散斑各個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)和參考中心點(diǎn)，進(jìn)行坐標(biāo)平方和后，除以點(diǎn)數(shù)量，然后開方的值，這個(gè)值的半徑可以定量反映彌散斑的大小。如果均方根半徑≤airy斑半徑，我們認(rèn)為望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)達(dá)標(biāo)[9]。

主鏡光軸與副鏡光軸平行，但橫向方向相差r的情況如圖3(a)，通過Zemax模擬可知NVST光學(xué)系統(tǒng)的airy斑半徑為36.77mm，當(dāng)離軸量r＜0.121mm時(shí)，彌散斑（RMS RADIUS）半徑在airy斑半徑之內(nèi)，像質(zhì)達(dá)標(biāo)，具體如表1所示，為3處的圖像偏移量。

傾斜，即副鏡2繞它的極旋轉(zhuǎn)一角度r，引起的光軸偏移如圖3(b)。由模擬結(jié)果可知當(dāng)r＜0.01°時(shí)彌散斑（RMS RADIUS）半徑在airy斑半徑之內(nèi)，像質(zhì)達(dá)標(biāo)。模擬數(shù)據(jù)如表2，為3處的圖像偏移量。

1.2 NVST主副鏡僅發(fā)生間距誤差情況分析

望遠(yuǎn)鏡主、副鏡間距偏離理論值，實(shí)際是離焦現(xiàn)象[10]。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡離焦時(shí)，像斑會(huì)彌散，容易在像質(zhì)檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并且望遠(yuǎn)鏡的離焦也不會(huì)造成光軸偏移，在這里不詳細(xì)分析。

2 NVST副鏡同時(shí)發(fā)生離心和傾斜時(shí)的光軸偏移量及實(shí)測(cè)驗(yàn)證

主副鏡光軸不重合會(huì)導(dǎo)致光學(xué)像面的偏離并且產(chǎn)生對(duì)準(zhǔn)誤差，還會(huì)引入彗差和小量的像散。副鏡可通過調(diào)整傾斜量使離心導(dǎo)致的彗差和像散減少，但是伴隨光軸及圖像位置的偏移卻不可避免[11-12]。為了光學(xué)系統(tǒng)的精確對(duì)心和像面處于正確位置，有必要分析離心、傾斜相互補(bǔ)償像差時(shí)光軸的偏移情況如圖4所示。

圖3 副鏡僅發(fā)生離心或傾斜偏差示意圖

表1 離心引起的像質(zhì)變化及光軸移動(dòng)

表2 傾斜引起的像質(zhì)變化及光軸移動(dòng)

圖4 副鏡離軸、傾斜偏差示意圖

通過之前的彎沉實(shí)測(cè)[13]，NVST高度角從85°到15°變化時(shí)（望遠(yuǎn)鏡極限高度為85°），光軸變化范圍達(dá)到了0.013°（合0.78′）。2～4的距離2.588m，2離軸量：

sin(0.013°)×2588＝0.587mm

定義副鏡2彎沉方向?yàn)?i>d，傾斜方向?yàn)?i>t，如圖4。分別取離心值為實(shí)測(cè)值的1、2、4、8倍進(jìn)行模擬，分析此時(shí)離心與傾斜同時(shí)作用情況下光軸的變化，數(shù)據(jù)如表3所示。

由表3模擬數(shù)據(jù)可知，在保證像質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下，2許可的離心量和傾斜量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過僅單獨(dú)存在一種偏差狀態(tài)的量值。極限狀態(tài)，在離心量d＝4.5mm，傾斜t＝23.52′的極限狀態(tài)，光軸的彎沉量是23.52′，像質(zhì)仍達(dá)標(biāo)；此時(shí)光軸的偏移量是23.52′，3處的圖像偏移量是35.099mm光軸偏移量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)視場(chǎng)5′×5′，3處的圖像偏移量也大于CCD的像面尺寸了，顯然是不可以接受的狀態(tài)。在2離心量d＜4.5mm時(shí)，2傾斜量t都有一個(gè)范圍，在范圍內(nèi)離心、傾斜產(chǎn)生的像差能相互補(bǔ)償，使像質(zhì)達(dá)標(biāo)。如圖5所示；圖中橫坐標(biāo)是離心量，縱坐標(biāo)是傾斜量，黑色小短線段的長度，表征的是某一值時(shí)，值的許可范圍。當(dāng)2離心量超過4.5mm，將無法通過調(diào)整2的傾斜使得系統(tǒng)像質(zhì)達(dá)標(biāo)。顯然，當(dāng)副鏡的離心、傾斜存在補(bǔ)償時(shí)，雖然綜合像質(zhì)在可接受范圍內(nèi)，相比兩種位置失調(diào)獨(dú)立存在的情況，光軸發(fā)生了更加嚴(yán)重的偏移，最大可能達(dá)到23.52′，這個(gè)數(shù)值甚至已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了該望遠(yuǎn)鏡的有效視場(chǎng)，因此必須針對(duì)這樣的情況考慮更精準(zhǔn)的望遠(yuǎn)鏡調(diào)試方法。

圖5 副鏡離心量與其補(bǔ)償?shù)膬A斜范圍

在Zemax軟件中用蒙特卡洛法驗(yàn)證耦合狀態(tài)：

我們從表3中任意選擇了兩個(gè)位置進(jìn)行驗(yàn)證。位置一，d為0.587mm，t為0.051°，我們?cè)诖宋恢酶浇o定d公差±0.2mm；t公差±0.02°。經(jīng)Zemax公差分析得到名義波前RMS為0.009，估算波前的RMS為0.106。位置二，d為1.174mm，t為0.103°，在此位置我們給定d公差±0.2mm；t公差±0.02°。經(jīng)Zemax公差分析得到名義波前RMS為0.027，估算波前的RMS為0.104；通過上述驗(yàn)證，確定在主副鏡失調(diào)且相互耦合補(bǔ)償像質(zhì)的位置，可能存在一個(gè)相對(duì)寬泛的位置區(qū)間，能夠讓綜合像質(zhì)達(dá)標(biāo)，顯然此時(shí)已經(jīng)發(fā)生光軸偏轉(zhuǎn)，光學(xué)系統(tǒng)不符合使用要求。

表3 副鏡同時(shí)發(fā)生離心、傾斜圖像的偏移情況

以上分析的是僅一對(duì)成像鏡間存在相對(duì)位置誤差的情況；若望遠(yuǎn)鏡有多片成像鏡，鏡面空間位置誤差耦合情況將更加復(fù)雜。例如NVST中除1、2外，3也是成像鏡，1、2、3任意二者間空間位置偏差皆可能存在耦合，甚至三者同時(shí)存在誤差時(shí)也能耦合而維持像質(zhì)，情況的復(fù)雜性遠(yuǎn)勝僅有一對(duì)成像鏡時(shí)的情形。

本文利用Zemax進(jìn)行了模擬，每對(duì)成像鏡間的離軸量r和傾斜量r間存在耦合關(guān)系，多個(gè)成像鏡之間，更存在著多個(gè)復(fù)雜耦合關(guān)系。僅評(píng)估綜合像質(zhì)而不監(jiān)控光軸位置的光學(xué)裝調(diào)明顯缺乏方向。由此，在多成像鏡系統(tǒng)中，必須逐鏡裝調(diào)，檢測(cè)光軸并鎖定，不可把誤差帶到下一鏡面裝調(diào)環(huán)節(jié)。

3 高裝調(diào)精度——計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)方法探討

計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)法實(shí)質(zhì)是測(cè)出Zernike系數(shù)，由Zernike系數(shù)求解失調(diào)量。計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)的最關(guān)鍵的工作是建立靈敏度矩陣[14]。靈敏度矩陣法是用線性化方程近似求解失調(diào)量的方法。

計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)是基于迭代的方法逼近目標(biāo)函數(shù)，利用Zernike系數(shù)和離心量的矩陣關(guān)系，分析失調(diào)引入的誤差以此指導(dǎo)裝調(diào)過程。經(jīng)過多次循環(huán)裝調(diào)使各鏡面位置趨近理想位置從而保障主、副鏡光軸重合。此方法在裝調(diào)過程中可以避免光學(xué)系統(tǒng)綜合像質(zhì)達(dá)標(biāo)，但光軸偏移的問題。裝調(diào)流程如圖6所示。

靈敏度矩陣法的原理是[15]：光學(xué)系統(tǒng)的失調(diào)量會(huì)引起波像差，不同的失調(diào)量可能造成不同的像差，在失調(diào)量較小的情況下，失調(diào)量引起的波像差可以由一個(gè)靈敏度矩陣表征，即波像差和失調(diào)量之間可以通過靈敏度矩陣建立一個(gè)線性方程組，此線性方程組的最小二乘解就是系統(tǒng)失調(diào)量，以此指導(dǎo)鏡面位置調(diào)整。鏡面位置調(diào)整后再次測(cè)量波像差，進(jìn)入下一次測(cè)量-調(diào)整的循環(huán)過程，直到像質(zhì)滿足要求。

圖6 計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)流程

Zernike系數(shù)用表示；x表示副鏡的位置參數(shù)；假設(shè)F表示光學(xué)系統(tǒng)波像差系數(shù)；Δ為波像差系數(shù)差值；Δ為失調(diào)量；為靈敏度矩陣；F與x之間函數(shù)關(guān)系[16]：

通過使用多元函數(shù)Taylor公式改寫如下：

令：

可得方程：

D＝D；D＝－1D(4)

由靈敏度矩陣即可求得它的廣義逆－1，然后求出線性方程組的最小范數(shù)二乘解，最后得到光學(xué)系統(tǒng)的失調(diào)量Δ。

我們通過計(jì)算機(jī)模擬及曲線擬合得到NVST的靈敏度矩陣，并用計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)證了靈敏度矩陣在副鏡失調(diào)檢測(cè)中的精確性。最終得到的矩陣方程如下：

通過這個(gè)矩陣方程，用干涉儀或波前探測(cè)器測(cè)得方程左端Zernike系數(shù)1、4、5、7、8，即可解出副鏡的5個(gè)偏調(diào)量D、D、D、T、T數(shù)值，得到偏調(diào)量即可指導(dǎo)光學(xué)裝調(diào)，反復(fù)這個(gè)過程，最終讓各個(gè)鏡面位置趨近理論位置。此時(shí)，像質(zhì)達(dá)標(biāo)的同時(shí)也達(dá)到主副鏡同軸的目的，望遠(yuǎn)鏡裝調(diào)完成。

4 結(jié)論

對(duì)一架大型的天文望遠(yuǎn)鏡來說，設(shè)計(jì)、建造、裝調(diào)、運(yùn)行是一個(gè)系統(tǒng)工程；為確保觀測(cè)的有效性，需要在整個(gè)觀測(cè)過程中保證各成像鏡面間的相對(duì)位置關(guān)系在光學(xué)設(shè)計(jì)的容差里。通過對(duì)NVST運(yùn)行中遇到的問題、困難的研究，得到如下結(jié)論：

1）若副鏡僅離心，離心量r≤0.121mm時(shí)像質(zhì)可達(dá)標(biāo)，光軸偏移0.003°。

2）若副鏡僅傾斜，傾斜量r≤0.01°時(shí)像質(zhì)可達(dá)標(biāo)，光軸偏移0.01°。

3）當(dāng)副鏡同時(shí)存在離心和傾斜誤差，且相互耦合時(shí)，離心與傾斜達(dá)到4.5mm和0.392°，望遠(yuǎn)鏡仍可達(dá)到衍射限，但光軸已偏移0.392°。

4）大口徑小視場(chǎng)天文望遠(yuǎn)鏡裝調(diào)，不能僅通過調(diào)整副鏡位置來滿足綜合像質(zhì)要求。必須檢測(cè)光軸的穩(wěn)定性。

5）計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)雖較為困難，但可以保障光軸和像質(zhì)同時(shí)趨近最優(yōu)。適合高精度光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)。

大型望遠(yuǎn)鏡必須進(jìn)行等彎沉設(shè)計(jì)，對(duì)于重力分量引起的各鏡面下沉量也就是離心值，需相等。且各成像鏡面間需要保持平行。望遠(yuǎn)鏡運(yùn)行中，風(fēng)、熱等負(fù)載也會(huì)造成類似變化；因此，大望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)還須考慮剛度問題和熱變形問題等。

[1] Fuxian Solar Observatory[EB/OL]. [2012] http://fso. ynao.ac.cn.html.

[2] 曹小濤, 孫天宇, 趙運(yùn)隆, 等. 空大口徑望遠(yuǎn)鏡穩(wěn)像系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 中國光學(xué), 2014, 7(5): 739-748.

CAO Xiao-tao, SUN Tian-yu, ZHAO Yun-long, et al. Current status and development tendency of image stabilization system of large aperture space telescope[J]., 2014, 7(5): 739-748.

[3] Wilson R N.ΙΙ[M]. Gerimger, Springer, 1999.

[4] 孫敬偉. 地基大口徑光電成像望遠(yuǎn)鏡裝調(diào)技術(shù)研究[D]. 北京: 中國科學(xué)院大學(xué), 2011.

SUN Jingwei. Study on the Alignment Technique of Large Ground-based Electro-optical Imaging Telescope[D]. Beijing: Chinese Academy of Science, 2011.

[5] Agócs T, Kroes Gabby, Venema Lars. Freeform mirror based optical systems for FAME[C]//, 2014, 9151: 9512L.

[6] 魏健, 沈長宇, 劉樺楠, 等. 基于Zemax手持測(cè)距望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 激光雜志, 2016, 37(2): 16-18.

WEI Jian, SHEN Chang-yu, LIU Hua-nan, et al. Optical system design of handheld range finder based on Zemax[J]., 2016, 37(2): 16-18.

[7] 張華衛(wèi), 張金旺, 劉秀軍, 等. 大相對(duì)孔徑制冷型紅外相機(jī)鏡頭的光學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 紅外技術(shù), 2015, 37(2): 124-129.

ZHANG Hua-wei, ZHANG Jin-wang, LIU Xiu-jun, et al. Design of low F-number lens for cooled infrared camera[J]., 2015, 37(2): 124-129.

[8] 史浩東, 姜會(huì)林, 張新, 等. 基于矢量像差的自由曲面光學(xué)系統(tǒng)像差特性研究[J]. 光學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 35(12): 0031-0039.

SHI Hao-dong, JIANG Hui-lin, ZHANG Xin, et al. Research on freeform optical system aberration characteristic based on vector aberration[J]., 2015, 35(12): 0031-0039.

[9] LIU Jun, HUANG Wei, XU Weicai, et al. Optical design of the off-axis three-mirror reflective telecentric system with wide field of view[J]., 2014, 51(12): 122203.

[10] 方玉亮, 金振宇, 劉忠, 等.一米新真空太陽望遠(yuǎn)鏡離焦對(duì)高分辨太陽觀測(cè)圖像重建的影響[J]. 天文研究與技術(shù), 2015, 12(2): 183-188.

FANG Yu-liang, JIN Zhen-yu, LIU Zhong, et al. A study of influences of defocus aberrations on high-resolution image reconstruction for data from the new vacuum solar telescope of the YNAO[J]., 2015, 12(2): 183-188.

[11] Uptona Robert, Rimmeleb Thomas, Hubbardb Robert. Active optical alignment of the advanced technology solar telescope[C]//, 2006, 6271: 627110R-627110R-11.

[12] Upton R. Optical control of the advanced technology solar telescope[J]., 2006, 45(23): 5881-96.

[13] 柳光乾, 校啟公, 鄧林華, 等. 1m太陽望遠(yuǎn)鏡光軸變化檢測(cè)與改正[J]. 中國激光, 2013, 40(1): 41-46.

LIU Guang-qian, XIAO Qi-gong, DENG Lin-hua, et al. Detection and calibration of optical axes change for one meter solar telescope[J].,2013, 40(1): 41-46.

[14] 孔小輝. 兩鏡系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)研究[D]. 北京: 中國科學(xué)院大學(xué), 2010.

KONG Xiao-hui. Study on Computer Aided Alignment for Two Mirror Reflect Optical System[D]. Beijing: Chinese Academy of Science, 2010.

[15] 孫敬偉, 陳濤, 王建立, 等. 主副鏡系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助裝調(diào)[J]. 光學(xué)精密工程, 2010, 18(10): 2156-2163.

SUN Jing-wei, CHEN Tao, WANG Jian-li,et al. Computer-aided alignment for primary and secondary mirrors[J]., 2010, 18(10): 2156-2163.

[16] 付懷洋. Lyman-a望遠(yuǎn)鏡失調(diào)分析與分辨率檢測(cè)研究[D]. 北京: 中國科學(xué)院大學(xué), 2014.

FU Huai-yang. Study on Misalignment and Resolution Detection of Lyman-aTelescope[D]. Beijing: Chinese Academy of Science, 2014.

Analysis on Optic Axis Deviation Induced by Lens Position Disorder of 1m New Vacuum Solar Telescope

DONG Xueyan1,2，XU Fangyu1，CHEN Ji3，LUO Yongfang3

(1.Y,,650216,; 2.,100049,; 3..,,650217,)

Taking the 1m new vacuum solar telescope(NVST) of the Yunnan Observatories as an example, this paper analyzed quantitatively the maladjustment of the optical imaging components(such as the primary mirror and the secondary mirror) on the optical axis deviation. The influence of the decentration or tilt of the secondary mirror on the optical axis and the field of view is discussed and the allowable deviation of the optical axis of the NVST is analyzed under the combination of the two factors. We noticed that decentration and tilt can sometimes compensate each other, mitigating damage of telescope imaging quality. When the limit offset reaches 4.5mm and 0.392°, the optical axis offset is 0.392°, which is far larger than the design field of view of telescope. It is concluded that the optical axis stability is a necessary index to test the results of large telescope alignment.

infraredtelescope，optical system assembly and alignment，optic axis deviation，image quality，deflection，sensitivity matrix

A

1001-8891(2016)10-0870-07

2015-10-27；

2016-05-05.

董雪巖（1990-），男，吉林長春人，碩士研究生，主要從事光學(xué)檢測(cè)、天文觀測(cè)技術(shù)與方法研究。E-mail：dongxueyan@ynao.ac.cn。

許方宇（1972-），男，云南昆明人，副教授，博士，主要從事紅外天文技術(shù)、天文觀測(cè)技術(shù)與方法研究。E-mail：xu_fangyu@ynao.ac.cn

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（U1231117U1431122）。