[发明专利]一种高杂光抑制比的遮光罩系统及其设计方法

说明书

本发明提供一种高杂光抑制比的遮光罩系统及其设计方法，属于光机系统杂光抑制领域。根据系统指标要求提供的太阳规避角θ、光学系统半视场角ω和入瞳直径d，计算出遮光罩的长度L，同时为了有效抑制地气光的影响，在遮光罩前端设置了挡光板，发射时挡光板收起，进入预定轨道后挡光板张开。整个遮光罩系统包括第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环、第六组挡光环、遮光罩外壳和挡光板，保证星敏感器在25度太阳规避角和30度地气光规避角能输出有效数据。该遮光罩设计方法和系统具有易加工、易装调、同时规避太阳杂散光和地气杂散光、杂光抑制比高等优点。

技术领域

本发明涉及相机系统的杂散光抑制领域，具体涉及一种高杂光抑制比的遮光罩系统及其设计方法，其为对太阳杂散光和地气杂散光有严格要求的卫星星敏感器遮光罩及其实现方法。

背景技术

杂散光，也称为杂散光或者杂散辐射，是指光学系统中通过非成像光路到达探测器上的非成像光线。由于杂散光的存在，使光学系统的成像对比度和信噪比下降，严重时会导致探测系统失效。

星敏感器是通过对天球上的恒星成像，计算恒星在相机坐标系和地心坐标系的变换矩阵而达到测量航天器姿态的目的。星敏感器的成像对象是恒星，信号强度弱，在实际应用中容易受到来自于太阳直射光，或者月球地球反照光等强光源影响，严重时导致星敏感器性能下降，甚至不能工作。所以星敏感器基本上都配备有遮光罩，用于抑制或者排除太阳、地球和月球杂散光的影响，尽可能的扩大对全天球区域的观测范围。

星敏感器遮光罩的光学结构设计思路是：1、避免非成像光束直接照射到光学镜头第一片镜片表面；2、使入射到光学镜头第一片镜片表面的杂散光经过至少两次或两次以上的散射，其目的是对入射的杂散光能量进行最大限度地衰减；3、对挡光板、挡光环和遮光罩外内表面喷涂消光漆，以减小表面散射和镜面反射。

综上所述，为了从光学角度上实现对杂散光的最大衰减，保证星敏感器在25度太阳规避角和30度地气光规避角能输出有效数据，对遮光罩及挡光环的设计和优化显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明解决的技术问题为：提出一种高杂光抑制比遮光罩系统及其设计方法，在不增加遮光罩体积尺寸的情况下，对杂散光抑制效果有数量级的提升，保障在25度太阳规避角和30度地气光规避角处星敏感器可以输出有效的姿态数据。

本发明采用的技术方案为：一种高杂光抑制比的遮光罩系统，系统包括第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环、第六组挡光环、遮光罩外壳和挡光板；

所述第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环为锥形，且挡光环与光轴夹角为60度；

所述第六组挡光环为7个小挡环构成，形状为平面，与光轴垂直，挡光环深度为5mm，环尖端与遮光罩外壳后端齐平；

挡光板、第一挡光环、第六组挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环依次与遮光罩外壳连接。

其中，第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环、第六组挡光环、遮光罩外壳内表面和挡光板均喷涂吸收率98％消光漆，遮光罩外壳外表面采用黑色阳极氧化。

其中，所述遮光罩太阳规避角25度,地气光规避角30度,星敏感器视场角13度，镜头入瞳直径42mm。

其中，所述挡光板发射时挡光板收起，进入预定轨道后挡光板张开。

其中，第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环与遮光罩外壳采用螺钉连接，挡光板与遮光罩外壳采用弹簧连接。

其中，第一挡光环、第二挡光环、第三挡光环、第四挡光环、第五挡光环和挡光板采用单独加工方式，遮光罩外壳和第六组挡光环采用一体化加工方式。