中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

天文光学望远镜在观测过程中，光学元件的准直失调会引起像质退化，该问题在大口径快焦比的天文光学系统中更为突出，对工作在无人值守环境中的望远镜，特别是南极极端环境下远程自动运行的望远镜，通过对光学像质的在线检测和分析并进行主动准直具有重要的意义。本文研究基于星像的光学望远镜主动准直方法用于望远镜日常观测过程中，通过提取星像特征实时校正望远镜光学元件位置及姿态达到维持望远镜像质的目的。 

论文介绍了目前常用的望远镜主动准直方法，重点论述了基于星像椭圆率的望远镜主动准直方法理论基础以及相关技术手段，有针对性地设置优化算法参数以及选择合理的仿真方法。该方法基于多视场星像椭圆率，利用粒子群优化算法迭代求解望远镜光学元件失调量，从而校正由光学元件失调引起的低阶像差。并且文中利用 1.6m 多通道测光巡天望远镜光学系统进行模拟仿真,说明该方法可以高精度的求解副镜五个自由度的失调误差，反演求解后系统残余失调量在系统设计公差范围以内。

利用南极巡天望远镜AST3-3模拟及实验验证，表明该方法可高精度求解望远镜光学元件的失调误差。在基于多视场星像椭圆率的望远镜主动准直方法的基础上，为了进一步研究视场像差与失调自由度之间关系，并且希望利用星像无耦合地求解更多自由度的失调误差，

本文提出了基于 Zernike 多项式分解的望远镜主动准直方法。在准确测量视场星像椭圆率的基础上，利用 Zernike 多项式对椭圆率分量进行正交分解，通过Zernike 多项式的低阶系数来表征视场像差分布变化情况，文中利用 1.6m多通道测光巡天望远镜光学系统进行分析和仿真，并通过粒子群优化算法与灵敏度矩阵法相结合的方式对失调误差进行求解。除此之外，针对多失调自由度光学系统，文中也以快焦比大视场的KDUST望远镜为实例，说明该方法可以无耦合的求解副镜及第三镜十个自由度失调误差。 

最后，针对1.6m多通道巡天望远镜分色棱镜膜层厚度不均及偏振效率等因素引起的视场光斑效率不均匀性问题，给出系统的分析方法，用于评估光学系统的效率不均匀性，可用于标定视场像斑的光度差异，提高望远镜测光精度。 

为了保证以上方法的解算精度，本文结合星像提取及高精度灰度分布还原的去噪方法，综合比较给出较为实用的星像提取方法并利用主成分分析法实现了星像高精度的灰度分布还原。此外，文章描述了一种自动提取星像的方法，通过该方法可以抽象出望远镜失调的视场像差分布，为以上方法提供合适的数据源。