天文望远镜系统及交互式望远镜转动控制方法与流程

1.本发明涉及精密仪器高端制造领域，更具体地，涉及天文望远镜系统。本发明还涉及交互式望远镜转动控制方法。


背景技术：

2.天文望远镜是人类探索星空的工具。近年来，随着科技发展进步，更多的天文爱好者加入了使用天文望远镜观察星空的队伍。天文望远镜也开发出了多种便于初级爱好者使用的自动寻星天文望远镜，例如带goto系统的天文望远镜，其可根据用户的输入指示自动寻找到想要观察的星体。
3.虽然自动寻星天文望远镜能够给初级入门的天文爱好者带来极大的方便，但是如果完全依赖天文望远镜系统的自动调节，恐怕会让观星的乐趣打上一个大大的折扣。
4.因此需要既能方便天文望远镜初级入门者学习，又能快速准备寻找到星体的天文望远镜。


技术实现要素：

5.本发明的目的是通过提供一种天文望远镜系统及交互式望远镜转动控制方法，来至少部分缓解或解决上述问题。
6.根据本发明的一方面，提供一种天文望远镜系统，包括：
7.天文望远镜，包括能转动的镜筒；
8.用户调节指示装置，用于向用户提供对天文望远镜的镜筒的调节指示；和
9.控制系统，连接到天文望远镜，用于接收用户指示并与天文望远镜和用户调节指示装置通信；
10.其中，控制系统检测镜筒的当前位置，在接收到用户寻找目标星体的指示后，通过用户调节指示装置指示用户对镜筒进行调节，同时检测镜筒调节后的位置，根据镜筒调节后的位置进一步给出指示，直到用户通过镜筒寻找到所述目标星体。
11.优选地，所述用户调节指示装置提供声音和/或图像指示。
12.优选地，所述用户调节指示装置包括微型显示系统，所述用户调节指示通过微型显示系统给出。
13.优选地，所述用户调节指示装置还包括将微型显示系统输出的图像叠加到用户通过天文望远镜观察星体的光路中的合光系统，从而使得所述微型显示系统显示的图像和天文望远镜的观察星体的图像能够被用户通过镜筒一起观察到。
14.优选地，所述用户调节指示包括寻星模式选择，以及按照所选择的寻星模式指示用户对望远镜进行调节，所述寻星模式包括：按照经纬度的转动量寻找星体；按照经过不同星体的路径寻找星体；按照从起点星体到目标星体的轨迹线寻找星体。
15.优选地，所述用户调节指示在至少以下模式之一下提供：按照经纬度的转动量寻找星体；按照经过不同星体的路径寻找星体；按照从起点星体到目标星体的轨迹线寻找星
体。
16.优选地，按照经纬度的转动量寻找星体时，图像指示还包括进度指示，进度指示用于表明用户转动量与应转动量的差异，供用户调整对天文望远镜的调节。
17.优选地，按照经过不同星体的路径寻星时，图像指示还包括星体名称及相关天文知识。
18.优选地，经过不同星体的路径为经过同一视野内不同星体的多条路径中的一条路径。
19.优选地，按照从起点星体到终点星体的轨迹线寻找星体，还提供轨迹线图像以及指示当前位置与轨迹线的偏离情况的图标。
20.优选地，所述微型显示系统输出的图像还包括与实际观察的星体视野相同的天文图像或星图。
21.优选地，所述控制器包括或连接到天文数据库，并且根据检测的镜筒的当前位置和目标星体的位置信息，计算从镜筒的当前位置到目标星体的位置的路径。
22.根据本发明另一方面，提供一种交互式天文望远镜转动控制方法，包括以下步骤：
23.a.检测天文望远镜的镜筒的当前位置；
24.b.接收用户寻找目标星体的指示；
25.c.指示用户对天文望远镜的镜筒进行调节，同时检测镜筒调节后的位置；
26.d.根据镜筒调节后的位置进一步给出指示，直到用户通过镜筒寻找到所述目标星体。
27.优选地，所述指示为声音和/或图像指示。
28.优选地，图像指示经相应的光路系统叠加到用户通过天文望远镜观察星体的光路中，从而使得所述图像和天文望远镜的观察星体的光学影像能够被用户通过镜筒一起观察到。
29.优选地，在步骤b和c之间，还包括由用户选择寻星模式的步骤，所述寻星模式包括：按照经纬度的转动量寻找星体；按照经过不同星体的路径寻找星体；按照从起点星体到目标星体的轨迹线寻找星体。
30.优选地，图像指示在以下模式之一下提供：按照经纬度的转动量寻找星体；按照经过不同星体的路径寻找星体；按照从起点星体到目标星体的轨迹线寻找星体。
31.优选地，按照经纬度的转动量寻找星体时，在用户根据图像指示对望远镜进行调节时还提供进度指示图像，进度指示用于表明用户转动量与应转动量的差异，供用户调整对天文望远镜的调节。
32.优选地，按照经过不同星体的路径寻星时，还提供星体名称及相关天文知识。
33.优选地，按照从起点星体到终点星体的轨迹线寻找星体时，还提供轨迹线图像以及指示当前位置与轨迹线的偏离情况的图标。
34.优选地，所述方法还包括将与天文望远镜的镜筒方向对应的存储在天文望远镜包括的或连接到的天文数据库中的天文图像或星图叠加到所述天文望远镜观察星体的光路中，使用户可选择地看到实际星体光学影像、存储的天文图像或星图和其他图像指示的组合。
35.综上所述，本发明的天文望远镜系统和交互式天文望远镜转动控制方法能够与天
文望远镜用户交互，辅助用户快速、简便地寻星，同时使用户能够体会使用天文望远镜的乐趣，逐渐学会并掌握天文望远镜的使用。
附图说明
36.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
37.图1是根据本发明的天文望远镜系统的示意性；
38.图2是根据本发明的天文望远镜系统的合光系统示意图；
39.图3是根据本发明的寻星模式示意图；
40.图4是根据本发明的按照寻星路径的寻星模式示意图；
41.图5是图4中还可包括的图像指示的示意图；
42.图6是根据本发明的按照起点星体和终点星体的轨迹线的寻星模式示意图；
43.图7是根据本发明的按照经度和纬度的寻星模式意图；
44.图8是根据本发明的一种图像指示的示意图；
45.图9是根据本发明的一种寻图像指示的示意图；
46.图10是根据本发明的交互式天文望远镜转动控制方法流程图。
具体实施方式
47.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
48.图1是根据本发明的天文望远镜系统的示意图。图中，天文望远镜系统总体以附图标记1标示，包括天文望远镜10。天文望远镜10包括能转动的镜筒11，和用户调节指示装置12及控制系统13。用户调节指示装置12连接到控制系统13，用于向用户提供对天文望远镜10的镜筒11的调节指示，控制系统13连接到天文望远镜10，用于接收用户指示，并与天文望远镜10和用户调节指示装置12通信。用户通过镜筒11上的目镜112进行星体的观察，并且根据用户调节指示装置12的指示调节镜筒11的位置。
49.控制系统13检测镜筒11的当前位置，在接收到用户寻找目标星体的位置指示后，计算镜筒11从当前位置到能观察到目标星体的位置所需进行的调节步骤，通过用户调节指示装置12指示用户对镜筒11进行调节，同时检测镜筒11在每一步调节后的位置，根据镜筒11在每一步调节后的位置进一步给出指示，直到用户通过转动镜筒11，从目镜112观察到目标星体。
50.在用户输入寻找目标星体的位置指示后，用户也可以随意调节镜筒11的位置，控制系统13检测到用户调节后的镜筒11的位置之后，计算镜筒11从当前位置到能观察到目标星体的位置所需进行的调节步骤，经由用户调节指示装置12向用户提供对镜筒11的调节指示。
51.天文望远镜系统1还可包括或连接到天文数据库，天文数据库包括全天星体信息，用户输入寻找目标星体的指示不仅可以是位置指示，还可以是目标星体名称指示，这种情况下，控制器13可通过检索天文数据库，确定目标星体的位置信息，然后进行计算，给出调
节指示。
52.现有技术的全自动天文望远镜系统在用户输入寻星指示后，控制系统将天文望远镜的镜筒自动调节到对准需要寻找的星体的位置。本发明与该现有技术的全自动天文望远镜系统不同，在用户输入寻星指示后，控制系统13会和用户交互，随时检测镜筒11的位置变化，计算从变化后的镜筒11的位置到能观察到目标星体的镜筒11的位置的调节步骤，给用户提供调节指示。
53.调节指示由用户调节指示装置12以声音和/或图像的形式提供，即用户调节装置12提供声音指示和/或图像指示。声音指示通过与控制器13连接的扬声器就可以实现。图像指示则需要将图像指示叠加到用户观察星体的光路中。
54.本发明的图像指示通过微显示系统来提供。图像指示可由微显示系统生成，或者，微显示系统也可连接到天文数据库，微显示系统从天文数据库调取相关图像或图形，生成的或调取的图像或图形作为图像指示经由其微显示器输出显示。图像指示包括图标指示、增强图像信息，还包括与实际观察的星体视野相同的天文图像或星图等。本发明的图像指示不限于具体所列及其组合，能够给用户提供指示的任何显示形式都应在本发明范围内。
55.下面将参照图2描述本发明将图像指示叠加到用户观察星体的光路中的基本原理。
56.图2是根据本发明的天文望远镜系统的合光系统示意图。图2中示意性地显示了镜筒11，和用于进行观察的目镜112。微显示器111设置在镜筒11内，用于输出图像指示。镜筒11内还设置了合光元件113，合光元件113用于将从镜筒11的朝向观察星体的一端进入的光线和微显示器111输出的图像指示叠加，最终输出到目镜112，由用户从目镜112进行观察。镜筒11的朝向观察星体的一端通常安装有物镜，使用天文望远镜10对星体进行观察时，通常会将观察视野中的星空呈一放大的光学影像114，此时，用户就会通过目镜112同时观察到叠加的星空的光学影像114和微显示器111输出的图像指示。由此，通过增加的图像指示，用户能够容易、快速地寻找到所要观察到的星体，同时能够通过对天文望远镜的操作，学会并掌握天文望远镜的使用。
57.在用户调节指示以图像的形式提供的情况下，在用户向控制系统13输入寻星指示时，用户调节指示装置12可采用系统默认寻星模式给用户提供图像指示，还可由用户选择或设置寻星模式。寻星模式可例如包括：按照经纬度的转动量寻找星体；按照经过不同星体的路径寻找星体；按照从起点星体到目标星体的轨迹线寻找星体。按照经纬度的转动量寻找星体，是通过给用户指示每一步将镜筒11转动的经度和纬度量，或直接指示转动到达的经度和纬度数，来将镜筒11从观察到起点星体的位置逐步调节到观察到目标星体的位置。按照经过不同星体的路径寻找星体，是通过调节镜筒11，将不同的星体移动到镜筒11的观察视野，逐渐将镜筒11的观察视野从观察到起点星体的位置移动到观察到目标星体的位置。按照从起点星体到目标星体的轨迹线寻找星体，是通过将镜筒11的观察视野中心沿着轨迹线移动，逐步将镜筒11的观察视野中心位置从观察到起点星体的位置移动到观察到目标星体的位置。
58.图3是根据本发明的寻星模式示意图。图3中示出了在用户输入寻找目标星体的指示后，通过目镜112观察到的由微显示器111提供的星空图片中标示出的供选择寻星模式选项，连线21表示从起点星体5到目标星体6的第一路径，连线22表示从起点星体5到目标星体
6的第二路径，第一路径和第二路径是经过不同星体的不同路径。连线23表示从起点星体5直接到目标星体6的轨迹线。连线21和连线22是按照经过不同星体的路径寻找星体的寻星模式的两个示例。连线23是按照轨迹线的寻星模式示例。
59.下面分别参照图4和图5对按照不同星体的路径寻找星体的寻星模式和按照轨迹线寻找星体的寻星模式进行描述。
60.图4是根据本发明按照寻星路径的寻星模式意图。图4中示出用户选择图3中的连线22表示的第二路径进行寻星的过程，图中，每一个虚线圆圈代表通过镜筒11观察的一个场景，包括第一场景101、第二场景102、第三场景103和第四场景104。每一个场景中，用户不仅可看到所观察的星空的影像，还包括由微显示器111提供的图像指示。在第一场景101中，控制系统13指示用户将起点星体5置于镜筒11的观察视野中心。起点星体5通常为容易观察到标志性星，例如北极星。然后，控制系统13通过作为图像指示的第一箭头311，指示镜筒11的观察视野中心的移动方向，用户按照第一箭头311的指示方向，调节镜筒11的位置，将镜筒11的观察视野中心移动到第二星体221，进入第二场景102。接下来，控制系统13进一步通过作为图像指示的第二箭头312，指示镜筒11的观察视野中心的移动方向，用户按照第二箭头312的指示方向，调节镜筒11的位置，将镜筒11的观察视野中心移动到第三星体222，进入第三场景103。最后，控制系统13又通过作为图像指示的第三箭头313，指示镜筒11的观察视野中心的移动方向，用户按照第三箭头313的指示方向，调节镜筒11的位置，将镜筒11的观察视野中心移动到目标星体6，进入第四场景104，完成目标星体6的寻星过程。
61.图5是图4中还可包括的图像指示的示意图。在图4中所示的按照经过不同星体的路径的寻星模式寻星过程中，除了图4中所示的作为图像指示的箭头之外，还可包括图5中所示的场景201中作为图像指示的增强图像信息32，图中，增强图像信息32为起点星体5的介绍，内容为“北极星，视星等为-1.46等，是除太阳外全天最亮的恒星”。增强图像信息32的内容还可包括和起点星体5相关的其他天文信息。增强图像信息32能够给用户提供更多天文知识，能够使用户在使用天文望远镜10寻找星体的同时，学到很多关于所寻找的星体以及沿途经过的星体的相关知识。
62.图6是根据本发明的按照起点星体和终点星体的轨迹线的寻星模式示意图。图6中以场景301示出用户选择沿着图3中的连线23表示的从起点星体5到目标星体6的轨迹线进行寻星的过程。图6中用箭头33作为图像指示，箭头33的箭头方向指示用户的调节方向，箭头33的总长代表从起点星体5到目标星体6的总路程，箭头33的一部分具有填充颜色，指示当前的镜筒位置到达能观察到目标星体的位置的进度显示，该进度显示表示镜筒11的视野中心沿轨迹线23朝向目标星体6行进时已经经过的路程。
63.按照从起点星体5到终点星体6的轨迹线寻找星体时，除了作为图像指示的箭头32之外，还可提供镜筒11的视野中心的实际轨迹线图像，以在用户进行调节时，给用户提供调节参考，使用户逐渐学会对天文望远镜10的调节。也可以通过增强图像信息，直接提示用户实际调节的镜筒11的观察视野中心的轨迹线与从起点星体5到终点星体6的轨迹线的偏离情况。
64.图7是根据本发明的按照经度和纬度的寻星模式示意图。图中显示了场景401，场景401中还包括经度进度条34和纬度进度条35，经度进度条34和纬度进度条35的颜色填充部分不仅可指示镜筒11的调节方向，还可指示用户对镜筒11的调节量与系统指示的调节量
之间的差异，供用户调整对天文望远镜10的调节。
65.按照经度和纬度的寻星模式是针对使用经纬仪的天文望远镜进行的描述，根据本发明的天文望远镜系统1不限于使用经纬仪的天文望远镜，对经度和纬度的调节也可以是对天文望远镜10的其他调节参数的调节，例如可以是对镜筒11的水平旋转角度和俯仰角度的调节。
66.图8是根据本发明的一种图像指示的示意图。图中显示了场景501，场景501中除了星空的光学影像，还包括作为图像指示的星系照片36，星系照片为与星空的光学影像对应的在天文数据库中存储的经过处理的照片，从而能够以混合现实的方式呈现到用户观察到的视野，提升用户的观察体验。
67.图9是根据本发明的一种图像指示的示意图。图中显示了场景601，场景601中除了星空的光学影像，还包括作为图像指示的光学图谱37，用来说明正在观察的星体的性质，例如属于类似于太阳的高温星，还是低温星等，给用户提供进一步的星体信息，满足各种研究需求。
68.本发明还涉及交互式天文望远镜转动控制方法。下面将参照图10说明根据本发明的交互式天文望远镜转动控制方法的原理。
69.图10是根据本发明的交互式天文望远镜转动控制方法流程图，根据本发明的交互式天文望远镜转动控制方法总体以附图标记1000标示，包括步骤s110，s120，s130和s140。
70.在步骤s110中，控制系统13首先检测天文望远镜10的镜筒11的当前位置，确定镜筒11的初始位置。
71.在步骤s120中，控制系统13接收用户寻找目标星体的指示，该指示可以是目标星体的名称，也可以是目标星体在赤道坐标系或适当坐标系下的坐标。
72.在s130中，控制系统13根据镜筒11的初始位置以及观察到目标星体时的位置坐标，计算调节操作步骤，指示用户对天文望远镜的镜筒进行调节，同时检测镜筒调节后的位置。
73.在s140中，控制系统13根据镜筒11调节后的位置进一步给出指示，直到用户通过镜筒11寻找到目标星体，从而与用户调节进行交互，辅助用户简便、快速地寻找到目标星体。
74.根据本发明的交互式天文望远镜转动控制方法中，控制系统13与用户的交互可以通过声音或图像的形式进行，用声音或图像给用户提供指示。
75.在通过图像给用户提供指示的情况下，图像指示经相应的光路系统叠加到用户通过天文望远镜观察星体的光路中，从而使得图像指示和天文望远镜的观察星体的光学影像能够被用户通过镜筒一起观察到。
76.在用图像给用户指示的情况下，在步骤s120和s130之间，还包括由用户选择寻星模式的步骤，寻星模式包括：按照经纬度的转动量寻找星体；按照经过不同星体的路径寻找星体；按照从起点星体到目标星体的轨迹线寻找星体。
77.寻星模式和提供图像指示的各种方式与上面关于根据本发明的天文望远镜系统1的描述相同，这里不再重复描述。
78.虽然以上仅针对天文望远镜10的镜筒11，也就是天文望远镜10的主镜的结构及调节方式进行了描述，但是根据本发明的天文望远镜系统1不限于仅包括主镜的天文望远镜
系统。上面的结构和调节方式描述同样适用于包括寻星镜的天文望远镜系统，特别地，也适用于寻星镜的结构及对寻星镜的调节。上述交互式天文望远镜转动控制方法还适用于通过寻星镜初步寻星后，对天文望远镜主镜的转动控制。
79.综上所述，本发明的天文望远镜系统1和交互式天文望远镜转动控制方法能够与天文望远镜用户交互，辅助用户快速、简便地寻星，同时使用户能够体会使用天文望远镜的乐趣，逐渐学会并掌握天文望远镜的使用。
80.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。