Фотоследящая система телескопа Советский патент 1981 года по МПК G05D3/00 

(54) ФОТОСЛЕДЯШАЯ СИСТЕМА ТЕЛЕСКОПА

I

Изобретение относится к оптико-электронным следящим системам и может использоваться при автоматическом отслеживании относительных перемещений светящегося объекта, расположенного в поле зрения системы,

В ходе длительного экспонирования небесного объекта приходится непрерывно контролировать точность ведения телескопа.

Устройства, предназначенные для этой цели, получили название фотопшов. В принципе фотогиды могут питаться светом звезды от отдельной трубы, оптическая ось которой должна быть параллельна оптической оси телескопа. Однако неизбежно дифференциальное гнутиб трубы гида и . телескопа приводит к появлению ошибок гвдироваюш. Поэтому на крупных телескопах фотогвд питается светом непосредственно в фокальной плоскости телескопа, собраннътм главой оптической системой телескопа. Для этого можно использовать свет одного объекта, находящегося на краю поля зрения, или часть света исследуемого объекта.

Известен фотогид, в фокусе телескопа или гида которого находится вращающийся полудиск с острым лезвием, касающийся оптической оси f1.

Известен также фотогид, в котором известный метод видоизменен с применением модуляции света исследуемого объев та 2.

to

Недостатки известных фотогидов сложность конструкции, использование дополнительной трубы, где появляются неизбежные ощибки гидирования. Кроме того, отнимается часть света исследуемоISго объекта вводом дополнительного полупрозрачного отклоняющего зеркала.

Наиболее: близкой к предлагаемой является следящая система, в которой свет исследуемого объекта собирается главной

20 оптической системой телескопа на фокальную плоскость спектрографа, где ставится дополнительное полупрозрачное зеркало, при псялощи которого часть света иссле36Мдуемого объекта отклоняется в сторону и фокусируется на вершину четырехгранной зержальной пирамиды. Отразившись от ее граней, световой поток попадает на четыре фотоумножителя. Разность напряжений с выходов противоположных фотоумнохштелей подается на соответствукк цие усилители. Усиленные сигналы привод.;т в действие два двигателя, которые управляют коррекцией направления координаты телескопа по часовому ведению и склонению. Если световой пучок, идущий от объекта, симметричен относительно верлины зеркальной пирамиды, то световые потоки, пада юшие на фотоумножители, равны, и напряжение на выходах усилителей следящей системы равно нулю. При отклонении теле скопа от направления на объект луч смещается и вследствие неравномерности за- светкИ граней пирамиды на входе одного сили обоих усилителей появляется сигнал рассогласова-ния з j. Недостатки известной следящей системы - погрешность центровки оптики, и смещение вершины анализирующей пирамиды относительно оси телескопа технологических погрешностей при изготовлении пирамиды. Значительное ослабление света исследуемого объекта, вызванное применением полупрозрачного отклоняющего зеркала, характерно для всех типов фотогидов, используемых при спектральном наблюдении При введении дополнительного полупрозрач ного зеркала в фокальную плоскость спект рюграфа отклоняется около 4% света объе кта для гидировки. Обычно толщина полупрозрачного зеркала выбирается в пределах 2 мм и поэтому в нем из-за поглощения будет потерян свет около 1,5% и из-за рассеяния 2,5%. Поэтому при вводе отклоняющего зеркала теряется более 8% света, что очень сушественно при аст рономических наблюдениях. Кроме того, о кпоняемый свет, который Составляет около 4%, очень мал, тем более если ведется наблюдение объекта слабой яркости. По этим причинам фотогиды, используемые при спектральных наблюдениях, не могут обеспечить слежение за очень слабыми . объектами вообще, а для слежения за средними по яркости объектами требуются высокочувствительньге приемники излучения и соответствувзщая аппаратура. Цель изобретения -устранение потерь светч в телескопе, повыщение точности и расширение, области применения системы. Поставленная цель достигается тем, что в фотоследящей системе телескопа, содержащей четыре взаимно перпендикулярно расположенных фотоприемника и два канала управления, каждый из которых состоит из последовательно соединенных формирователя, усилителя и исполнительного устройства, кинематически связанного с телескопом, причем вход формирователя соединен с выходами соответствую - щей пары фотоприемников, фотоприемники расположены на щеках входной щели сяектрографа телескопа. Так как в 95% случаев диаметр изображения из-за туобулентных движений в земной атмосфере бывает существенно больше принятой ширины щели спектрографа, то именно этот неизбежно теряемый свет используется для гидирования в предлагаемой системе. Кроме того, система позволяет использовать его при точном наведении лазерного луча на искусственные космические объекты, что в настоящее время необходимо дпя решения различных технических задач. На фиг. 1 изображено расположение фотоприемников относительно входной щели спектрографа; на фиг. 2 - предлагаемая система, функциональная схема; на фиг.Зрасположение фотоследяшей системы в телескопе. В системе используются четыре приемника излучения, с помощью которых фиксируются две взаимно перпендикулярные оси координат. Система (фиг. 1) содержит щеки 1 входной щели спектрографа, на которые прикрепляются четыре твердотельных фотоприемника 2. Выходы фотоприемников 2, соединенные попарно Б виде моста, представляют собой формирователь 3 сигналов рассогласования. Функциональная схема системы (фиг.2) содержит входную щель 1 спектрографа, фотоприемники 2, а также формирователи 3, усилители 4 и исполнительные устройства 5, образующие каналы 6 управления по склонению rf и часовому ведению .о. Каналы 6 управления связаны с трубой телескопа 7.; Рассмотрим принцип рйботы одного из аналогичных каналов 6 управления, например слежение по d, Если объект находится на оси прибора, то его изображение проектируется либо на промежуток, - разделяющий чувствительные площадки фотоприемников 2, либо оди58&наковые допи потока излучения на каждый фотоприемник 2. В этом случае сигнал на выходе формирователя 3 равняется нулю, усилитель 4 и исполнительное устройство 5 не, действуют и. коррекций ведения телескопа не производится. Смещение объекта с оп ической оси вы зывает уход изображения из зоны равномерной освещенности и какой-то фотоприемник 2 освещается больше, чем остальные. В зависимости от направления смещения объекта на выходе формирователя 3 образуется положительный или отрицательный сигнал рассогласования, который усиливается и подается на исполнительное устройство 5. Исполнительное устройство 5 в зависимости от полярности полученного сигнала рассогласования воздействует на тонкую коррекцию трубы телескопа 7 до тех пор, пока не получится равномерное освещение фотоприемников 2. На фиг. 3 изображена труба телескопа 7, в которую помещено кассегреновое зеркало 8, в центре которого имеется круг лое отверстие, главное зеркало телескопа 9, предлагаемая фотоследящая система 10 и лазерная установка 11.. Принцип работы этого устройства заключается в следующем. Слабосветящийся искусственный космический объект проектируется на поверхность щек щели спектрографа и по вышеописанной схема производится уверенное слежение. Это говорит о том, что сама щель, с учетом рефракции, официально направлена на объект. За щелью размеще4на лазерная установк а 11, оптическая ось которой совпадает с оптической осью телескопа. При захвате фотогидом объекта точно на него направляется луч лазера и при этом рещаются различные технические задачи. Формула из обретения Фотоследящая системателескопа, со держащая четыре взаимно перпендикулярно расположенных фотоприемника и два канала управления, каждый из которых со- стоит из последовательно соединенных фо1 мирователя, усилителя и исполнительного устройства, кинематически связанного с телескопом, .причем вход формирователя соединен с выходами соответствующей пары фотоприемников, отличающаяся тем, что, с целью устранения потерь света в телескопе, повыщения точности и расщирения области применения системы, фотоприемники расположены на щеках входной щели спектрографа телескопа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1. Вавсос H.V/.Apti.:)l07, 1948, № I, р. 73. . 2.Сабинин Ю. А. Труды совещания по исследованию мерцания звезд, изд-во АН СССР, 1959, с. 232. 3.Авторское свидетельство СССР № 140226, кл. Q 05 Б 3/00, 1959 (прототип).

(риг.1

(риг. 3