[發明專利]具有大觀測視場的任意兩維指向系統前置遮光罩設計方法

無效

• 申請號: 201210549675.2
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102998796A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 劉輝;閆世強;許松;胡磊;王成良;裴云天;李興隆
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B23/16
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鄧寅杰

1.具有大觀測視場的任意兩維指向系統前置遮光罩設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

根據光學系統視場和通光口徑在入射光束上選取兩個截面，并求解兩維指向鏡不轉動時入射光束在這兩個截面上的截面曲線參數；

利用光學反射矢量和矢量旋轉的基本理論，求解兩維指向鏡旋轉過程中，入射光束零視場光線（入射光軸）的矢量坐標；

根據入射光軸關于兩維指向鏡繞其兩轉軸旋轉角度的函數關系，確定入射光軸端點形成的輪廓曲線；

然后利用入射光軸端點形成的輪廓曲線方程，求解兩維指向鏡旋轉過程中，入射光束截面曲線的外包絡曲線方程；

根據在兩個不同入射光束截面上所得的外包絡曲線，利用光線的直線傳播原理，構建兩維指向鏡旋轉過程中，入射光束的外包絡面，此面即為滿足尺寸最小的最佳前置遮光罩的內壁；

根據總體系統設計要求的前置遮光罩位置和長度參數L和M，從上面求得的最佳前置遮光罩內壁上截取需要的部分。

2.根據權利要求1所述的具有大觀測視場的任意兩維指向系統前置遮光罩設計方法，其特征在于：利用光學反射矢量和矢量旋轉的基本理論，求解入射光軸的方向矢量方程，其步驟具體包括：

求解反射鏡對入射矢量的反射作用矩陣：

R=1-2Nx2-2NxNy-2NxNz-2NxNy1-2Ny2-2NyNz-2NxNz-2NyNz1-2Nz2]]>

上式中，N→=NxNyNzT]]>為反射鏡的法線矢量

求解矢量繞軸旋轉時的旋轉作用矩陣：

Sqθ=cosθ+Qx2(1-cosθ)QxQy(1-cosθ)-QzsinθQysinθ+QxQz(1-cosθ)Qzsinθ+QxQy(1-cosθ)cosθ+Qy2(1-cosθ)QyQz(1-cosθ)-QxsinθQxQz(1-cosθ)-QysinθQxsinθ+QyQz(1-cosθ)cosθ+Qz2(1-cosθ)]]>

上式中，Q→=QxQyQzT]]>為旋轉軸的矢量

求解反射鏡轉動時像矢量與物矢量的關系：

取固定坐標系為oxyz，與反射鏡一起轉動的動坐標系為ox₁y₁z₁，并規定反射鏡未轉動時，坐標系ox₁y₁z₁的方位與坐標系oxyz的方位對應一致;并做如下約定：和表示定坐標系中的物矢量和像矢量；和表示動坐標系中的物矢量和像矢量；G₀₁表示由定坐標系oxyz向動坐標系ox₁y₁z₁的坐標變換矩陣；G₀₁表示由動坐標系ox₁y₁z₁向定坐標系oxyz的坐標變換矩陣;則可以推導出：

A0′→=G10A1′→=G10·R·G10-1·A0→,G10=Spθ]]>

利用推導的矢量反射作用矩陣和旋轉作用矩陣，根據光學系統光軸的方向矢量，求解入射光軸的方向矢量：

P′→=G10·R·G10-1·P→=(Sqβ·Szα)·R·(Sqβ·Szα)-1·P→]]>

上式中，光學系統光軸的方向矢量為入射光軸的方向矢量為S_qβ和S_zα分別為兩維指向鏡的繞兩轉軸旋轉的旋轉作用矩陣；R為兩維指向鏡的反射作用矩陣。