[發明專利]熱紅外反射式遮光罩及其迭代設計方法和制作方法

有效

• 申請號: 202210993222.2
• 申請日: 2022-08-18
• 公開（公告）號: CN115343844B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 謝鑫龍;趙知誠;朱嘉誠;沈為民
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G02B27/00
• 分類號: G02B27/00;G02B5/12
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 張榮

本發明涉及一種熱紅外反射式遮光罩及其迭代設計方法和制作方法，包括以下步驟：確定設計遮光罩的基本參數，并計算葉片橢圓線與雙曲線輪廓的公共焦距；假定第一個橢圓長軸長度，根據橢圓與雙曲線的幾何關系，算出橢圓雙曲線的長短軸大小與起點終點坐標；判斷遮光罩輪廓線的長度是否滿足長度要求，若不滿足，重設橢圓長軸長度，反復迭代計算直到遮光罩長度結果滿足要求為止。本發明能夠快速準確地設計出遮光罩，且設計出的遮光罩有效地解決了原遮光罩隨光學系統視場角增加體積會急劇增大的問題。

技術領域

本發明涉及光學制造與加工技術領域，尤其是指一種熱紅外反射式遮光罩及其迭代設計方法和制作方法。

背景技術

遮光罩常被用于遮擋光學系統視場外雜散光路，是抑制光學系統中視場外雜散光的主要工具。遮光罩的主擋板一般是圓柱形管或圓錐形管，用于阻擋視場外的零級雜光；而遮光罩內部的葉片是用來抑制其內壁散射的結構。

根據阻擋雜光方式的不同，遮光罩可以分為吸收式與反射式。吸收式遮光罩的特點是內壁發黑，可以吸收大量的雜散光，常常用于探測可見近紅外波段的系統中。反射式遮光罩的特點是內壁反射率高，通過特殊形狀葉片的光學屬性將雜散光反射出遮光罩，且自身的輻射通量小，常常用于探測熱紅外波段的系統中。

目前反射式遮光罩的形式有很多，例如CN111025631A、US5189554A、US3699471A和US5225931A等公開文件公開的遮光罩結構。其中，“Stavroud?is?O?N,Foo?L?D.System?ofreflective?telescope?baffles[J].Optic?al?Engineering,1994,33(3):675-680.”中報道的Lockheed-Stavroudis遮光罩是一種葉片形狀為交替共聚焦橢圓和雙曲面的遮光罩，具有結構穩定，阻擋雜散光性能好的優勢，但它的體積會隨著光學系統視場角的增加而急劇增大，此外遮光罩葉片的非球面陡度很大，直接加工會使車削刀具伸出太長從而引起振動，并容易讓加工刀具與工件之間產生干涉，影響葉片的加工質量。這種遮光罩一般采用芯軸電鑄復制工藝，但該工藝的代價是犧牲中間的芯軸模型，無法重復利用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開了一種熱紅外反射式遮光罩及其迭代設計方法和制作方法。

本發明所采用的技術方案如下：

一種熱紅外反射式遮光罩的迭代設計方法，包括以下步驟：

步驟S1：根據遮光罩的基本參數計算遮光罩的j組葉片的橢圓面和雙曲線輪廓的公共焦距；

步驟S2：選取j組葉片中的第一組葉片，設定第一個橢圓的長軸長度ae₁，并根據公共焦距得到此時遮光罩的第一組葉片的橢圓面的起點坐標(x₁，y₁)，根據橢圓幾何公式計算得到遮光罩的第一組葉片的橢圓面的長軸ae₁和短軸be₁；確定遮光罩的第一組葉片的橢圓面的曲線終點及第一組葉片的雙曲線起點坐標(x₂，y₂)；

根據雙曲線幾何公式得到雙曲線的長軸ah₁和短軸bh₁，并結合光學系統的視場角得到第一組葉片的雙曲線終點坐標(x₃，y₃)；

步驟S3：依次對j組葉片中的其他組葉片進行循環迭代，得到遮光罩輪廓線；判斷遮光罩輪廓線的長度是否滿足遮光罩的主擋板長度要求，若不滿足，返回步驟S2，重新設定第一個橢圓的長軸長度ae₁，直至遮光罩長度結果滿足遮光罩的主擋板長度要求為止。

其進一步的技術特征在于：在步驟S1中，計算遮光罩的葉片橢圓面和遮光罩的雙曲線輪廓的公共焦距的公式如下：

c＝r+L×tanθ