[发明专利]具有大观测视场的任意两维指向系统前置遮光罩设计方法

权利要求书

1.具有大观测视场的任意两维指向系统前置遮光罩设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据光学系统视场和通光口径在入射光束上选取两个截面，并求解两维指向镜不转动时入射光束在这两个截面上的截面曲线参数；

利用光学反射矢量和矢量旋转的基本理论，求解两维指向镜旋转过程中，入射光束零视场光线（入射光轴）的矢量坐标；

根据入射光轴关于两维指向镜绕其两转轴旋转角度的函数关系，确定入射光轴端点形成的轮廓曲线；

然后利用入射光轴端点形成的轮廓曲线方程，求解两维指向镜旋转过程中，入射光束截面曲线的外包络曲线方程；

根据在两个不同入射光束截面上所得的外包络曲线，利用光线的直线传播原理，构建两维指向镜旋转过程中，入射光束的外包络面，此面即为满足尺寸最小的最佳前置遮光罩的内壁；

根据总体系统设计要求的前置遮光罩位置和长度参数L和M，从上面求得的最佳前置遮光罩内壁上截取需要的部分。

2.根据权利要求1所述的具有大观测视场的任意两维指向系统前置遮光罩设计方法，其特征在于：利用光学反射矢量和矢量旋转的基本理论，求解入射光轴的方向矢量方程，其步骤具体包括：

求解反射镜对入射矢量的反射作用矩阵：

R=1-2Nx2-2NxNy-2NxNz-2NxNy1-2Ny2-2NyNz-2NxNz-2NyNz1-2Nz2]]>

上式中，N→=NxNyNzT]]>为反射镜的法线矢量

求解矢量绕轴旋转时的旋转作用矩阵：

Sqθ=cosθ+Qx2(1-cosθ)QxQy(1-cosθ)-QzsinθQysinθ+QxQz(1-cosθ)Qzsinθ+QxQy(1-cosθ)cosθ+Qy2(1-cosθ)QyQz(1-cosθ)-QxsinθQxQz(1-cosθ)-QysinθQxsinθ+QyQz(1-cosθ)cosθ+Qz2(1-cosθ)]]>

上式中，Q→=QxQyQzT]]>为旋转轴的矢量

求解反射镜转动时像矢量与物矢量的关系：

取固定坐标系为oxyz，与反射镜一起转动的动坐标系为ox₁y₁z₁，并规定反射镜未转动时，坐标系ox₁y₁z₁的方位与坐标系oxyz的方位对应一致;并做如下约定：和表示定坐标系中的物矢量和像矢量；和表示动坐标系中的物矢量和像矢量；G₀₁表示由定坐标系oxyz向动坐标系ox₁y₁z₁的坐标变换矩阵；G₀₁表示由动坐标系ox₁y₁z₁向定坐标系oxyz的坐标变换矩阵;则可以推导出：

A0′→=G10A1′→=G10·R·G10-1·A0→,G10=Spθ]]>

利用推导的矢量反射作用矩阵和旋转作用矩阵，根据光学系统光轴的方向矢量，求解入射光轴的方向矢量：

P′→=G10·R·G10-1·P→=(Sqβ·Szα)·R·(Sqβ·Szα)-1·P→]]>

上式中，光学系统光轴的方向矢量为入射光轴的方向矢量为S_qβ和S_zα分别为两维指向镜的绕两转轴旋转的旋转作用矩阵；R为两维指向镜的反射作用矩阵。