[发明专利]一种空间光学系统的遮光薄板设计方法

说明书

一种用于大视场光学系统视场切分的遮光薄板设计方法，通过在光学系统中设计遮光薄板用于对光学系统进行视场切分，通过切分视场的光轴的参数得到用于视场切分的各个薄板的位置、方向、长度参数，本方法克服了空间光学遥感系统在观察视场时由于不规范的切分视场导致的光学系统引入像差与光线遮拦的问题，能够在较好的消除成像视场外杂光的条件下完成对光学系统的观测，方法简便，工艺简便。

技术领域

本发明涉及一种空间光学系统的遮光薄板设计方法，属于光学领域。

背景技术

空间光学遥感系统多数为大视场的工作范围，如离轴多反射望远系统。为了提高大视场或大视场光学系统在不同子视场下的遥感质量，需将视场切分为多个大小一样或不同的视场子空间，这样可在单个子视场或多个子视场中观察目标体，大大提高了系统观察目标的灵活性及其本身的使用效率。若在多反射成像光路中设计视场切分结构，将导致光学系统的复杂化，引入不必要的像差和光线遮拦。本发明提出的视场切分方案，结合空间光学系统遮挡杂光的必要性，在外遮光罩内部集成多个薄板来达到大视场切分的目的，同时也提高了大视场非对称遮光罩的结构稳定性，具有一定的先进性和创新性。目前针对光学遥感系统大视场的切分方案设计，未有专利文献做过相关讨论，且目前应用的遮光罩设计方法及装置，内容均为遮光罩如何消除成像视场外杂光，未涉及用于大视场光学遥感器视场切分的遮光罩设计。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有技术无法在保证消除成像杂光，同时在切分大视场的过程中无法保证结构稳定性的问题，提出了一种空间光学系统的遮光薄板设计方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种用于大视场光学系统视场切分的遮光薄板设计方法，步骤如下：

(1)利用N-1块遮光薄板将光学系统视场分为： [ω₀～ω₁]、[ω₁～ω₂]、…、[ω_n-1～ω_n]等N个子视场，其中，ω₀、ω₁、…、ω_n-1、ω_n为各子视场的光轴倾斜角度；

(2)根据各子视场光轴倾斜角度，确定N-1块遮光薄板各自的倾斜角度，其中，所述遮光薄板平面法线垂直于光学系统视场方向遮光薄板内表面法线，其中，遮光薄板倾斜角度的计算方法如下：

式中，ω_n-1,n为第n-1块遮光薄板的倾斜角度，ω_n为子视场光轴倾斜角度；

(3)根据各子视场的光轴倾斜角度，确定N-1 块遮光薄板各自结构外包络，其中，遮光薄板结构外包络的计算方法如下：

式中，D₀为入射光轴的直径，x_n-1,n、z_n-1,n为第n-1 块遮光薄板结构外包络端点于光学视场坐标系中的位置坐标；

其中，所述光学视场坐标系以光学系统视场的入射光瞳中心为坐标原点，将入射光瞳光轴方向设为Z 轴，与入射光瞳平面平行方向设为X轴，根据右手定则确定Y轴；

(4)通过子视场渐晕系数计算各子视场内入射光轴于入射光瞳上对应阴影面积，其中，各子视场内入射光轴于入射光瞳上对应阴影面积的计算公式如下：

式中，K_n为子视场渐晕系数，ΔS_n、ΔS_n’为光学系统各子视场内入射光轴于入射光瞳上对应阴影面积；