[发明专利]一种太阳望远镜的光学系统

说明书

本发明属精密光学测试技术领域，具体涉及一种太阳望远镜的光学系统。该系统包括主镜、热光阑、视场光阑、准直透镜、接收透镜以及像面，其改进之处是：视场光阑为弧形，视场光阑面向入射光的表面镀有反射膜，解决了热量大量聚集在视场光阑，使视场信号被杂光淹没，从而导致高分辨率观测任务失败的问题。

技术领域

本发明属精密光学测试技术领域，具体涉及一种太阳望远镜的光学系统。

技术背景

太阳望远镜对太阳高分辨率观测的有效视场一般不超过5′，而有效视场外的太阳区域的光辐射，会经望远镜镜筒入口进入到太阳望远镜镜筒内，这部分能量同样在望远镜内部传输和成像、吸收和散射，它既是强热源又是强杂散光源。通常的空间望远镜和地面望远镜，太阳也是热源和杂散光源，但在任务观测时不会允许太阳直射进入望远镜筒，一般采用遮光罩等措施抑制。

由于太阳望远镜对太阳的有效视场成像，视场外的太阳光全部可以投射到主镜上，因此采用加遮光罩的措施消除不了杂光和热源。在太阳望远镜的光学系统设计中，光学系统设计为两次成像系统，引入一次像面的目的是在此加入视场光阑和热光阑，阻止非视场的太阳光直接进入后续光学系统到达像面。

太阳望远镜光学系统工作如图1所示：

太阳光线入射到主镜后分三种路径传输：太阳望远镜的视场内光线L₁经主镜5反射后穿过热光阑4孔和视场光阑3孔进入后续的准直透镜6、接收透镜2到达像面1探测器；望远镜视场外大角度的太阳光线L₂经主镜5反射到热光阑4的反射面，再被反射到外空；在望远镜有效视场附近的太阳光线L₃从热光阑4孔漏入射到视场光阑3面上。

视场光阑3设计通常是在平板上挖孔，使视场内的光线从视场光阑3孔穿过进入后续光学系统2，而平板表面则做黑色消光处理以吸收视场外的入射杂光。太阳望远镜由于从热光阑4漏入的太阳杂光能量达到100w左右，对于视场光阑3吸收这么大的能量将导致严重的热变形以及位置偏移一次像面，因此，必须采取措施使漏入到视场光阑4表面的太阳能量被反射走。

如图1所示，入射的杂光到达视场光阑3反射面后，其反射光线L₅会到达热光阑4的表面，这部分的光将导致两个对光学系统不利的问题：一是反射到热光阑4的能量被吸收后导致热光阑4发生变形和位置变化，而热光阑4结构与视场光阑3结构是连接在一起，从而使视场光阑3位置也会发生变化；另一个影响是反射到热光阑4表面的杂光在热光阑5表面上发生一次散射，一次散射杂光L₆穿过视场光阑孔进入后续光学系统2到达像面1。这两种影响都将增大像面的杂光能量，使视场信号被杂光淹没，从而导致高分辨率观测任务失败。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种太阳望远镜的光学系统，采用反射式弧形视场光阑，解决热量大量聚集在视场光阑，使视场信号被杂光淹没，从而导致高分辨率观测任务失败的问题。

本发明的具体技术方案是：

本发明提出了一种太阳望远镜的光学系统，包括主镜、热光阑、视场光阑、准直透镜、接收透镜以及像面，其特征在于：所述视场光阑为弧形，所述视场光阑面向入射光的表面镀有反射膜。

上述视场光阑的曲率半径R通过以下步骤获取：

1)确定入射杂光在视场光阑面上的最小上视场A、入射杂光在视场光阑面上的最大上视场A＇、入射杂光在视场光阑面上的最小下视场B、入射杂光在视场光阑面上的最大下视场B＇；

2)计算反射出最小上视场A杂光所对应的曲率半径R_a；

2.1)确定杂光最小上视场A的第一下边缘光线X₁、最小上视场A的第一上边缘光线X₂以及第一上边缘光线X₂经视场光阑反射后通过热光阑下极限点O的反射光线X₃；