夏克哈特曼波前传感器

（天文望远镜用）

专为天文望远镜研发的夏克哈特曼波前传感器（Shack-HartmannWavefront Sensor, SHWFS）！

夏克哈特曼波前传感器（Shack-Hartmann Wavefront Sensor,SHWFS）是一种基于子光束分割的波前探测设备，其核心原理是通过微透镜阵列将入射波前分割为大量子光束，每个子光束经微透镜聚焦后在探测器（如 CCD、CMOS）上形成光斑；通过测量光斑相对于无畸变时的偏移量，可反推原始波前的畸变形态（基于几何光学中“波前斜率与光斑偏移成正比” 的关系）。这种原理使其在实时性、空间分辨率和结构稳定性上具有显著优势，因此在天文望远镜中被广泛用于波前畸变探测，是自适应光学（Adaptive Optics, AO）系统的核心部件。

使用夏克哈特曼波前传感器重要性：天文观测中，大气湍流、望远镜光学系统自身像差（如加工误差、重力变形）等会导致波前畸变，严重降低成像分辨率。这款天文望远镜**SHWFS 的核心作用是为这些畸变提供实时、*精度的量化数据，不仅能提供彗差、球差等低阶像差的信息，还能获取望远镜圆顶内的空气状况以及镜面支撑问题的重要信息。

PuntinoPro夏克哈特曼波前传感器主要用于全球各类天文望远镜测试，基于多年在世界各地天文台使用的丰富经验，Puntino Pro可为您提供了对光学，力学，镜面支架、镜面和穹顶观察的完整分析；借助焦平面偏转原理，可通过 Zernike 系数测量彗差、球差等低阶像差，还能识别望远镜支撑误差和圆顶 / 镜面气流干扰；适用于 f/5 至 f/35 的天文望远镜，配套软件可输出像差分析、图形结果（如波前 3D 图）及诊断建议等丰富的数据，同时与干涉测量结果良好一致性。

技术优势：

•          采用环形泽尼克函数，该函数考虑了由于副镜阴影而造成的中心遮挡情况；其他软件则使用“弗林格”算法或“标准泽尼克多项式”，这些方法在数学上是有瑕疵的。

•          测量光学系统像差（Zernike分析的多达34个项）

•          光学系统质量评估和Strehl比

•          无需任何mask遮挡Spiders产生的阴影

•          无需任何mask遮挡副镜引起的阴影

•          冷却型的SH Camera，支持长时间监测

•          配备机械快门，非Rolling/Global 快门

•          两通道：波前冷却型Camera，非冷却型直接成像Camera

•          直接成像：直接看到测量效果，望远镜光瞳焦外检测

•          通过软件指示，可在几分钟（而不是几小时）内实现光学系统对准

•          诊断程序协助调焦，显示调整幅度和方向来辅助校正

•          正确焦平面计算，并提供移动元件或焦平面的幅度和方向

•          内置自动校准单元，补偿温度变化引起的内部镜片象差

•          内置自动校准光源

•          波前图减去低阶像差，剩余像差可用于识别镜片支撑点引起的误差

•          软件对主镜片和副镜片错位诊断，并辅助指导调整

•          实时在线监测夜间像差变化

•          检査残差图识别分析空气湍流

•          实时显示：FWHM（半*全宽）、图像移动2D差或R0

•          软件指导构建天文望远镜的指向模型

•          *小曝光时间0.01ms（亮星）

•          世界上大多天文台在使用

技术规格：

•          焦比范围：f/1.8~f/300天文望远镜

•          透镜聚焦长度：41mm

•          标准取样@望远镜光曈：41mm

•          **取样：up to 65x65 spot（依赖于Camera）

•          Zernike泽尔尼克系数精度（实验室）：λ/300

•          Zernike泽尔尼克系数精度（望远镜）：0.01‘’

•          波前测试精度：λ/150 rms

•          波长范围：400nm~1100nm

•          参考光源：LED（支持远程控制）

•           冷却型SH Camera： 16位冷却型CCD

                                               3326x2504x5.4u Pixels

                                               Sensor size17.96x13.52mm

                                                帧率小于10fps（*小曝光时间0.1s）

                                                Read out噪音10e- or Better

•        直接成像 Camera：10bit 非冷却型CMOS

                                            1280x1024x5.3u pixels

测试功能：

•       Zernike泽尔尼克系数计算，区域法波前重构，Modal和Strehl ratio斯特雷尔比

•       镜片选择或波前表面计算

•       计算质心/形心的自动阈值

•       80%和50%包围圈能量值EE

•       残差直方图RMS值

•       环形Zernike泽尔尼克拟合

•       基于多SH帧数计算平均值

•       相对于望远镜的光轴位移计算

•       光曈椭圆点检测，SN信噪比，点通量分布，波前等值线，点阵图，包围圈能量剖面，MTF，PSF EE etc.

•       基于球面像差寻找正确的焦平面

•       对准：彗差Coma的值矫正

•       散射、三角彗差、二次散射

•       支架*分辨图

•       指向模型：天顶角距校准像差

•       平均降低噪音（空气湍流和穹顶效应引起的）

•       望远镜Dome和Mirror Seeing优化

软件界面：

应用实例：

                           It had an orientation of 45 degrees, and wascaused by the support errors.

                                                                                            Temperature effects

            左侧望远镜拍摄的图像轻微失焦，注意这是像散导致的图像拉伸，该拉伸不是由望远镜

            跟踪误差引起的，因为EW方向是水平的。右边的图片是望远镜像差被校正后观测到M53

            星团的中心部分。

             PuntinoPro直接成像相机拍摄的两个望远镜的光曈，中心和左侧图有像散现象，右侧则有

             三角彗差。左边的两幅图像是内焦和外焦，显示了由于像散导致的图像伸长，且两者之间

             成90度倾斜。右侧的图像显示了由于支撑主镜的三个固定点调节有误引起的三角形图像。