一种视场选通型遮光罩

本发明涉及一种遮光罩，具体涉及一种视场选通型遮光罩。

背景技术：

1、太阳、地表及月亮引起的杂光，是影响应用于空间碎片探测的同轴折反式系统成像质量的重要因素，为减小系统背景辐射的影响，通常需要设置遮光罩来抑制视场外的杂光。现有遮光罩通常是简单的圆柱型或圆锥型结构，存在结构长、重量大和杂光抑制能力弱等问题。而天基系统多采用同轴折反式系统，其受空间环境影响较大，遮光罩需在卫星的有限约束包络中，满足外形尺寸短小且杂光抑制效率高的要求，若遮光罩尺寸和重量过大会对系统造成恶劣影响。

2、中国专利cn102253439a公开了一种带有多个小口径的遮光罩，在遮光罩圆端面上开有很多个通光小孔，这些通光小孔按照一定的规律紧密排列，其形状可以是六边形孔、也可以是圆形孔、正方形孔或长方形孔等；另外，在遮光罩的前端面上开有四个u形豁口，u形豁口与遮光罩的前端面圆滑过渡；u形豁口对遮光罩口径分割的越多，则长度越短，从而减轻整个仪器的重量和体积。该遮光罩能够实现对杂光的一次反射，具有载荷小、适用性强的特点。

3、然而，该现有遮光罩虽然可以实现结构短和重量轻的目的，但其杂光抑制能力仅与常规遮光罩的杂光抑制能力相近，无法满足强光背景下的杂光抑制要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有遮光罩虽然可实现结构短和重量轻的目的，但其杂光抑制能力仅与常规遮光罩的杂光抑制能力相近，无法满足强光背景下杂光抑制要求的技术问题，而提供一种视场选通型遮光罩。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种视场选通型遮光罩，主要应用于同轴折反式系统，该同轴折反式系统包括同轴设置的主镜和次镜；

4、其特殊之处在于：

5、包括外遮光筒、多个内遮光筒和多个挡板；

6、在外遮光筒的任一轴向截面上，其包络线为线段ah；其中，h点位于主镜的有效通光口径边缘处；a点按照以下方式确定：以h点作一条与轴向夹角为视场角ω的直线l1，经b点作与轴向夹角为抑制角θ的直线l2，直线l1与直线l2的交点即为a点；b点位于次镜的有效通光口径边缘处；

7、多个内遮光筒均同轴设置于外遮光筒的内侧，在上述外遮光筒的轴向截面上，多个内遮光筒的出口边界均位于线段bc上；c点为过b点作径向直线与线段ah的交点；最外层的内遮光筒包络线按照以下方式确定：过c点作与轴向夹角为抑制角θ的直线l3，直线l3与直线l2的交点d是与轴向夹角为抑制角θ的光线入射至最外层的内遮光筒外周面时第一次反射点所在位置，c点为其第二次反射点所在位置，过d点作轴向直线与线段bc交于e点，e点即为最外层的内遮光筒包络线一端位置，最外层的内遮光筒包络线另一端位置由线段ed沿轴向延长至a点所在的径向平面确定；次外层的内遮光筒包络线按照以下方式确定：过e点作与水平夹角为抑制角θ的直线l4，直线l4与直线l2的交点f是与轴向夹角为抑制角θ的光线入射至次外层的内遮光筒外周面时第一次反射点所在位置，e点为其第二次反射点所在位置，过f点作轴向直线与线段bc交于g点，g点即为次外层的内遮光筒包络线一端位置，次外层的内遮光筒包络线另一端位置由线段gf沿轴向延长至d点所在的径向平面确定；依此类推，按照同样的方式确定其余内遮光筒的包络线，直至内遮光筒的包络线一端位置低于或平齐于次镜遮光罩的边缘时，确定此内遮光筒为最内层的内遮光筒；

8、每组挡板包括沿圆周均布且位于轴向平面内的多个挡板；每组挡板分别设置于外遮光筒与最外层的内遮光筒之间的环形间隔以及相邻两个内遮光筒之间的环形间隔内，用于抑制不同方向的杂光并对应支撑外遮光筒和各个内遮光筒。

9、进一步地，外遮光筒与最外层的内遮光筒之间一组挡板的位置和长度按照以下方式确定：

10、在外遮光筒与最外层的内遮光筒的任一径向截面上，过最外层的内遮光筒的圆心c1引一条径向直线分别与外遮光筒和最外层的内遮光筒交于a1点和b1点，以线段a1b1的中点d1为圆心、以直径为a1b1作定位圆，过圆心c1作定位圆的两条切线，两切线分别与外遮光筒和最外层的内遮光筒形成线段e1f1和线段g1h1，则线段e1f1和线段g1h1为挡板理论的位置和长度，再以∠e1c1h1为最大分割角度对外遮光筒和最外层的内遮光筒之间的环形间隔进行均匀分割得到挡板实际的位置和长度；依此类推，按照同样的方式确定其余内遮光筒之间挡板实际的位置和长度。

11、进一步地，外遮光筒的内周面、最内层的内遮光筒外周面、其余内遮光筒的内周面和外周面以及挡板沿圆周方向相对且沿径向和轴向延伸的两侧面上均设置有螺纹状的挡光环。

12、进一步地，挡光环的横截面为v形；

13、挡光环的侧壁与轴向的夹角γ满足如下条件：大于等于π/2-β；

14、其中，β为与轴向夹角为抑制角θ的光线被挡光环侧壁反射后与挡光环侧壁的夹角。

15、进一步地，最内层的内遮光筒与次镜固定连接。

16、本发明的有益效果是：

17、1、本发明通过主镜有效通光口径、次镜有效通光口径、抑制角和视场角确定外遮光筒的包络线，从而减小了遮光罩的长度和体积；同时通过划分口径原理设计了长度由内至外依次增大的内遮光筒，使得杂光在外遮光筒和各个内遮光筒上实现至少两次的反射，从而提升了遮光罩的杂光抑制能力，满足了强光背景下的杂光抑制要求。

18、2、本发明的外遮光筒和各个内遮光筒均由对应的挡板进行连接，使得遮光罩的结构更加稳定，从而能够克服遮光罩惯性大导致的稳定性问题。

19、3、本发明将最内层的内遮光筒直接安装在次镜上，不仅起到了支撑次镜的作用，同时能够减小使用次镜支撑结构带来的遮拦影响。

20、4、本发明通过设置的挡光环，可以实现对杂光的多次反射，从而进一步减少杂光背景辐射，进一步提高遮光罩的杂光抑制能力。

技术特征：

1.一种视场选通型遮光罩，应用于同轴折反式系统，该同轴折反式系统包括同轴设置的主镜(01)和次镜(02)；

2.根据权利要求1所述的一种视场选通型遮光罩，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的一种视场选通型遮光罩，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种视场选通型遮光罩，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种视场选通型遮光罩，其特征在于：

技术总结本发明属于光学系统的遮光结构领域，具体涉及一种视场选通型遮光罩。该遮光罩包括外遮光筒、多个内遮光筒和多组挡板；多个内遮光筒均同轴设置于外遮光筒的内侧；每组挡板包括沿圆周均布且位于轴向平面内的多个挡板；每组挡板分别设置于外遮光筒与最外层的内遮光筒之间的环形间隔以及相邻两个内遮光筒之间的环形间隔内。本发明通过主镜有效通光口径、次镜有效通光口径、抑制角和视场角确定外遮光筒的包络线，减小了遮光罩的长度和体积；并通过划分口径原理设计了长度由内至外依次增大的内遮光筒，提升了遮光罩的杂光抑制能力，满足强光背景下的杂光抑制要求；同时设置外遮光筒和各个内遮光筒均由对应的挡板进行连接，使得整体结构更加稳定。技术研发人员：王虎,刘琳岚,雷广智,林上民,薛要克,刘美莹,陈钦芳,马丹丹受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5