一种星敏感器遮光罩及其设计方法 【技术领域】
本发明涉及一种星敏感器遮光罩及其设计方法。
背景技术
星敏感器遮光罩是对进入星敏感器的杂散光进行有效的消除，以保证星敏感器遮光罩很好的成像质量。现有的遮光罩的设计(见图1)是采用遮挡叶片vane，即在遮光罩内壁设计一系列的遮挡叶片，杂光进入后在这些叶片间不断反射或散射，从而使其能量不断地被衰减。采用这种方法设计出的遮光罩体积大、结构复杂，且不能有效地解决光线的散射问题，使得消光效果也不理想。
发明目的
本发明的目的技术解决问题在于：提供一种体积较小、结构简单、消光效果好的星敏感器遮光罩及其设计方法，它能有效地解决光线在遮光罩内部的散射问题。
本发明的技术解决方案之一是：星敏感器遮光罩，其特点在于：该遮光罩由两部分组成，即一级消光部分和二级消光部分连接而成，一级消光部分为高反射率的锥面或吸收锥面，作用是使进入的杂光首先是大部分被反射出去或被吸收，进入二级消光部分地只是一小部分散射光线；二级消光部分为吸收锥面，这些光线二级消光部分被吸收。一级消光部分中的高反射率的锥面或吸收锥面及二级消光中的吸收锥面均为开口向外的锥面构成。
本发明的技术解决方案之二是：星敏感器遮光罩的设计方法，其特点在于：包括下列步骤：
(1)首先根据入射光角度β确定锥面倾角θ的大小
(2)再根据所需要设计的一级消光锥面的直径D来确定一级消光锥面的长度X1，X1＞D/(tanθ+tanβ)；
(3)根据一级消光锥面的长度X1及一级消光锥面和及(Y2-Y1)/X2＝tanα确定二级消光锥面的长度X2；(其中d为通光孔径，α视场角时，Y1为一级消光部分锥面的大小口径之差的1/2，Y2为二级消光部分锥面的大小口径之差的1/2)；
(4)将二级消光锥面长度X2代入12D+d<(x1+x2)tanθ,]]>看是否成立；否则，
重复步骤(2)，重新设定D或X1值。
本发明与现有技术相比的具有的有益效果是：(1)结构简单，由于两级消光部分由两个开口向外的锥面构成，可有效的追迹和控制光线的传播路径，特别是散射光线的传播方向，调整锥面的倾角，使得散射和反射光线都只能在多次衰减后，才可能到达像面，而现有的遮光罩内部是一系列遮挡叶片，光线在遮挡叶片间来回反射，就不能清楚的控制散射光线的方向，有可能经过一次散射就到达了像面，这是造成消光效果不好的主要原因；(2)体积小、重量轻，在相同的设计指标下，消光效果能提高1-2个量级。
【附图说明】
图1是现有技术遮光罩设计原理图；
图2是本发明的设计原理图。
【具体实施方式】
如图2所示，本发明由由两部分组成，即一级消光部分和二级消光部分连接而成，一级消光部分为高反射率的锥面或吸收锥面，作用是使进入的杂光首先是大部分被反射出去或被吸收，进入二级消光部分的只是一小部分散射光线；二级消光部分为吸收锥面，这些光线二级消光部分被吸收。一级消光部分中的高反射率的锥面或吸收锥面及二级消光中的吸收锥面均为开口向外的锥面构成，其中film为出射的像面。
本发明的设计原理是：光线以β角入射，一级消光部分的锥面倾角为θ，由图2可得：γ＝360°-[(180°-2θ)+90°+
(90°-θ-β)]＝3θ+β要使光线在一级消光部分被反射出去，就必须使γ大于90°，即：
这样就可以由入射光角度来确定θ大小范围。为了不让一级消光部分的散射光线直接到达像面上，应使一级消光部分的锥面延长线相交之后在出射面上形成的圆面大于像面，如图2所示。Y1和Y2的高度必须保证视场不受遮挡。根据以上的条件，可得到下面的一系列方程或不等式：
12D+d<(x1+x2)tanθ,]]>
(T2-Y1)/X2＝tanα (2)为了使入射光线不能直接照射到二级消光部分，必须使X1＞a，A点为最边缘入射光线照射到一级消光部分锥面上的点，可得：
b＝atanθ (3)
atanβ＝D-b (4)
由(3)和(4)式可得：
a＝D/(tanθ+tanβ) (5)
所以：
X1＞D/(tanθ+tanβ) (6)
从图2还可得：
当已知入射光角度β，通光孔径d和视场角α时，就可设计出一个较好遮光罩，具体步骤如下：
1、由可确定θ大小，θ越大，光线散射到二级消光部分的几率就越小，但θ不能太大，因为θ的大小直接影响到整个遮光罩的尺寸大小，所以在满足遮光罩的重量和尺寸指标的条件下，尽可能使θ大一些。
2、确定了θ之后，可由(6)式得到X1和D的关系，给D设定一个值，便可确定X1。
3、由X1和(7)式得出Y1和Y2，再由(2)式确定X2，将X2代入(1)式，看是否成立，如果成立，则可继续步骤(4)，否则，重复步骤(2)，重新设定D或X1值。
4、在确定了θ、D、X1、X2后，这个遮光罩就基本确定了，最后就是具体设计出这个遮光罩，然后用软件进行模拟检测，验证是否可达到要求。