[发明专利]一种适用于环形太阳望远镜的热光阑

说明书

本发明提供了一种适用于环形太阳望远镜的热光阑，所述热光阑朝向光线入射的一端为反光面，另一端为底面，所述热光阑的反光面为倒圆锥体形，底面为正圆锥体形，所述倒圆锥体形的反光面与正圆锥体形的底面在两个锥体顶点处相切，形成通光孔，且所述反光面的倒圆锥体锥角为88°～93°。本发明的热光阑结构设计，强化了通光孔附近热控能力，优化了通光孔附近温度场，同时最大程度的减小了杂散光，抑制了鬼像，该热光阑温控效果好，无鬼像且杂散光抑制效果好，保证了望远镜的成像质量。

技术领域

本发明涉及精密光学仪器技术领域，尤其是涉及一种适用于环形太阳望远镜的热光阑。

背景技术

太阳望远镜热光阑的设计面临着光阑的热控问题和视场外光的处理问题。关于热控问题，热光阑处的局部视宁度对望远镜最终成像效果有着重要影响，热光阑发热产生的湍流会引起像面抖动、像面离焦、像质下降等恶劣影响，为了抑制热光阑受光面热致湍流对像质的影响，需要对其进行热控，并保证热光阑不被热损坏。关于视场外光的处理，可分为鬼像和杂散光两部分：鬼像是视场外光线经光阑体定向反射后再次进入成像光路后产生的干扰像；杂散光为视场外光线照射在光阑体表面以及被光阑体反射至其它部件表面后产生的漫反射光。鬼像与杂散光可通过光阑体外形设计进行优化，原则是把视场外光线反射至远离光路的方向，避免照射到漫反射表面上；或可设置吸收体吸收掉这部分光线。光阑体的内腔设计与外形设计是耦合的，需综合考虑光阑体热控与光学性能进行设计。

目前采用的热光阑结构根据反光面大体上可分为两类：一类是圆锥式的旋转结构，温度场控制较为均匀，光阑反光面近似一个圆锥面，视场外光线经反射后向四周散开，该结构需在光阑体周围设置吸收体处理该部分光线，设置吸收体后可有效控制住鬼像和杂散光的影响。另一类光阑是平板型，其温度场控制均匀性欠佳，反光面是带倾斜角度的平面镜，视场外光线被定向发射至预定方向，该方向若避开周边桁架，便可理想处理掉视场外光线。

但圆锥式与平板式热光阑的外形结构导致在通光孔附近位置存在尖角(圆锥式尤为明显)，因为尖角外形结构会带来热传导路径长，导热截面积小的问题，不利于该位置热量传导，从而影响散热效果，导致通光孔附近温度较高。

另外，目前开放式大口径太阳望远镜采用射流冲击和导流两种光阑体冷却方式，但是受平板式与圆锥式热光阑的外形结构影响，在通光孔附近的冷却腔内部亦存在尖角。对于射流冲击冷却方式而言，该处尖角导致射流喷口难以抵近通光孔区域，尖角区域冷却液不易流动，易形成死水区域等问题；对于导流方式而言，为保证热光阑散热效率，导流板同时也起到散热翅片作用，在结构上应与上盖连为一体，但该处空间较小，在上盖内腔加工导流板极为困难。

因此，目前的太阳望远镜热光阑在温控方面存在的不足是，现有的平板式与圆锥式热光阑在通光孔位置温度高，且现有的冷却方式不能对该位置进行有效控温，从而导致通光孔附近区域产生的热致湍流对成像的不利影响更严重。

发明内容

本发明的目的是针对环形望远镜自身光学结构特性，提供一种适用于环形太阳望远镜的热光阑，以解决现有技术中存在的上述不足。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于环形太阳望远镜的热光阑，所述热光阑朝向光线入射的一端为反光面，另一端为底面，所述热光阑的反光面为倒圆锥体形，底面为正圆锥体形，所述倒圆锥体形的反光面与正圆锥体形的底面在两个锥体顶点处相切，形成通光孔，且所述反光面的倒圆锥体锥角为88°～93°。

在一种优选的实施方式中，所述反光面的倒圆锥体锥角为91°。

在一种优选的实施方式中，所述底面的正圆锥锥体外壁设置消光螺纹，且所述消光螺纹的反光面与光轴方向的夹角a为-1°～2°。

在一种优选的实施方式中，所述消光螺纹的反光面与光轴方向的夹角a为0.5°。

在一种优选的实施方式中，所述底面的正圆锥锥体的锥角角度大于光束发散角度。