(57)【要約】  太陽を含む広視野を連続的に撮像するためのコロナグラフ光学システム及び方法が提供される。コロナグラフ光学システムの例は、被観察シーンからの光線と太陽の直接的な太陽像とを受ける全反射型前部光学系アセンブリと、被観察シーンの画像を生成するように構成されたセンサアセンブリと、前部光学系アセンブリから上記光線を受け、上記光線をセンサアセンブリへと反射するように構成された全反射型中継光学系アセンブリと、前部光学系アセンブリと中継光学系アセンブリとの間に配置され、前部光学系アセンブリの入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされている間、太陽の直接的な太陽像が中継光学系アセンブリを避けて反射され且つ上記光線が中継光学系アセンブリへと反射されるように動的に構成可能である太陽排斥光学コンポーネントとを含む。
2021526243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
広視野を連続的に撮像するためのコロナグラフ光学システムであって、
太陽に向けて位置決め可能な入射開口を持ち、前記広視野にわたって光線を受けるように構成された全反射型前部光学系アセンブリであり、当該全反射型前部光学系アセンブリは、前記入射開口を介して前記光線を受けて前記光線を順に反射する複数の前部光学系ミラーを含み、前記光線は、被観察シーンからの第１の光線と、太陽の直接的な太陽像に対応する第２の光線とを含む、全反射型前部光学系アセンブリと、
少なくとも１つの感光検出器を含み、前記第１の光線に基く被観察シーンの画像を生成するように構成されたセンサアセンブリと、
前記全反射型前部光学系アセンブリから前記第１の光線を受け、前記第１の光線を前記センサアセンブリへと反射するように構成された全反射型中継光学系アセンブリと、
前記全反射型前部光学系アセンブリと前記全反射型中継光学系アセンブリとの間に配置された太陽排斥光学コンポーネントであり、前記全反射型前部光学系アセンブリの前記入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされている間、全反射型前部光学系アセンブリによって当該太陽排斥光学コンポーネントへと反射された太陽の前記直接的な太陽像が前記全反射型中継光学系アセンブリを避けて反射され、且つ前記第１の光線が前記全反射型中継光学系アセンブリへと反射されるように、動的に構成可能である太陽排斥光学コンポーネントと、
を有するコロナグラフ光学システム。
【請求項２】
前記広視野は、５度と３０度との間である、請求項１に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項３】
前記全反射型前部光学系アセンブリは反射トリプレットであり、前記複数の前部光学系ミラーは、
前記入射開口から前記光線を受けて前記光線を反射する第１ミラーと、
前記第１ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を反射する第２ミラーと、
前記第２ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を前記太陽排斥光学コンポーネントへと反射する第３ミラーと、
で構成される、請求項１に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項４】
前記複数の前部光学系ミラーは、
前記入射開口から前記光線を受けて前記光線を反射する第１ミラーと、
前記第１ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を反射する第２ミラーと、
前記第２ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を反射する第３ミラーと、
前記第３ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を前記太陽排斥光学コンポーネントへと反射する第４ミラーと、
で構成される、請求項１に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項５】
前記全反射型中継光学系アセンブリは、５回反射有限共役リレーシステムである、請求項１に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項６】
前記太陽排斥光学コンポーネントは、動的に制御可能なマイクロミラーアレイを含む、請求項１に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項７】
前記動的に制御可能なマイクロミラーアレイは、複数のマイクロミラーを含み、各マイクロミラーが、入射光が第１方向に反射される第１の位置と、前記入射光が第２方向に反射される第２の位置との間で個別に制御可能であり、前記第１方向と前記第２方向との間に所定の角度分離が存在する、請求項６に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項８】
前記太陽排斥光学コンポーネントは更に、前記動的に制御可能なマイクロミラーアレイと前記センサアセンブリとに結合されたコントローラを含み、該コントローラは、前記全反射型前部光学系アセンブリの前記入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされている間、太陽の前記直接的な太陽像を、前記全反射型中継光学系アセンブリを避けて反射するように、前記センサアセンブリから受け取った情報に基づいて前記複数のマイクロミラーの個々のマイクロミラーを前記第１の位置と前記第２の位置との間で動的に切り換えるように構成される、請求項７に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項９】
当該コロナグラフ光学システムは更に、前記全反射型前部光学系アセンブリに結合された熱制御サブシステムを有し、該熱制御サブシステムは、前記入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされることができるように熱を伝え去る、請求項１に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項１０】
前記熱制御サブシステムは複数の熱伝達シュラウドを含み、各熱伝達シュラウドが、熱を伝達するために、前記複数の前部光学系ミラーのうちの１つに放射結合される、請求項９に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項１１】
当該コロナグラフ光学システムは更に、前記複数の前部光学系ミラーと少なくとも１つのコールドバイアスヒートパイプとを収容する光学ベンチを有し、前記熱制御サブシステムは、各々が前記複数の熱伝達シュラウドのうちの１つと前記光学ベンチとに熱的に結合される複数の熱伝達部材を含み、該複数の熱伝達部材は、前記少なくとも１つのコールドバイアスヒートパイプに熱的に結合される、請求項１０に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項１２】
前記複数の前部光学系ミラー及び前記光学ベンチは各々、炭化ケイ素、低膨張ガラス、及び低膨張複合材料からなる群から選択された低熱膨張材料からなる、請求項１１に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項１３】
前記熱制御サブシステムは更に、前記全反射型前部光学系アセンブリの温度を制御するために前記複数の前部光学系ミラーの各々に熱的に結合される複数のヒータを含む、請求項１０に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項１４】
前記熱制御サブシステムは、前記太陽排斥光学コンポーネントに結合された熱マネジメントコンポーネントを含む、請求項９に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの感光検出器は、長波赤外焦点面アレイ及び可視焦点面アレイのうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載のコロナグラフ光学システム。
【請求項１６】
太陽を含む被観察シーンを撮像する方法であって、
全反射型前部光学系アセンブリの入射開口を太陽に向けて位置決めし、
前記入射開口を介して、前記全反射型前部光学系アセンブリで、前記被観察シーンからの光線及び太陽の直接的な太陽像を受光し、
前記光線及び太陽の前記直接的な太陽像を、前記全反射型前部光学系アセンブリから太陽排斥光学コンポーネントへと反射し、
前記全反射型前部光学系アセンブリの前記入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされている間、前記光線を全反射型中継光学系アセンブリへと反射し、且つ太陽の前記直接的な太陽像を、前記全反射型中継光学系アセンブリを避けて反射するよう、前記太陽排斥光学コンポーネントを動的に制御し、
前記光線を、前記全反射型中継光学系アセンブリからセンサアセンブリへと反射し、
前記センサアセンブリで、前記光線から前記被観察シーンの画像を生成する、
ことを有する方法。
【請求項１７】
前記太陽排斥光学コンポーネントは、複数のマイクロミラーで形成されたマイクロミラーアレイを含み、前記太陽排斥光学コンポーネントを動的に制御することは、前記複数のマイクロミラーの個々のマイクロミラーを、入射光が前記全反射型中継光学系アセンブリに向けて反射される第１の位置と、前記入射光が前記全反射型中継光学系アセンブリを避けて反射される第２の位置との間で、動的に切り換えることを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
従来の望遠鏡光学システムは、システムのコンポーネント上への極端な太陽熱負荷に耐えることができないため、広い視界で長期間にわたって太陽視線に近い（例えば、太陽に近い）物体を検知することは問題のあることである。結果として、それらは、光学系ミスアライメント及び光学表面の歪みに起因する非常に著しい画質劣化を被り、それ故に、それらの意図する目的に適さないものになる。
【０００２】
既存のコロナグラフは、太陽熱負荷が強すぎて、コロナグラフのコンポーネントが、問題となる劣化なしで、効果的に物体を検知することができないので、典型的に一時的期間でのみ、狭い視野及び狭いスペクトル帯域で太陽近くの物体を検知することができるのみである。そのようなコロナグラフは典型的に、太陽の直接的な太陽像を遮る意義を持つシールド又はバッフルを実装している。従って、それらは太陽に非常に近い特定の物体を見ることができないという制約を受ける。
【発明の概要】
【０００３】
態様及び実施形態は、全反射型の光路と、システムの視野内の太陽の様々な位置に対して調節可能な、動的に制御可能な太陽排斥光学コンポーネント（例えば、マイクロミラーアレイ）とを含み、太陽の近くに位置する物体の連続的な撮像を可能にする、コロナグラフ光学システムに向けられる。
【０００４】
一実施形態によれば、広視野を連続的に撮像するためのコロナグラフ光学システムは、太陽に向けて位置決め可能な入射開口を持ち、前記広視野にわたって光線を受けるように構成された全反射型前部光学系アセンブリであり、当該全反射型前部光学系アセンブリは、前記入射開口を介して前記光線を受けて前記光線を順に反射する複数の前部光学系ミラーを含み、前記光線は、被観察シーンからの第１の光線と、太陽の直接的な太陽像に対応する第２の光線とを含む、全反射型前部光学系アセンブリと、少なくとも１つの感光検出器を含み、前記第１の光線に基く被観察シーンの画像を生成するように構成されたセンサアセンブリと、前記全反射型前部光学系アセンブリから前記第１の光線を受け、前記第１の光線を前記センサアセンブリへと反射するように構成された全反射型中継光学系アセンブリと、前記全反射型前部光学系アセンブリと前記全反射型中継光学系アセンブリとの間に配置された太陽排斥光学コンポーネントであり、前記全反射型前部光学系アセンブリの前記入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされている間、全反射型前部光学系アセンブリによって当該太陽排斥光学コンポーネントへと反射された太陽の前記直接的な太陽像が前記全反射型中継光学系アセンブリを避けて反射され、且つ前記第１の光線が前記全反射型中継光学系アセンブリへと反射されるように、動的に構成可能である太陽排斥光学コンポーネントと、を含む。
【０００５】
一例において、前記広視野は、５度と３０度との間である。
【０００６】
一例において、前記全反射型前部光学系アセンブリは反射トリプレットであり、前記複数の前部光学系ミラーは、前記入射開口から前記光線を受けて前記光線を反射する第１ミラーと、前記第１ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を反射する第２ミラーと、前記第２ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を前記太陽排斥光学コンポーネントへと反射する第３ミラーと、で構成される。
【０００７】
他の一例において、前記複数の前部光学系ミラーは、前記入射開口から前記光線を受けて前記光線を反射する第１ミラーと、前記第１ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を反射する第２ミラーと、前記第２ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を反射する第３ミラーと、前記第３ミラーから反射された前記光線を受けて前記光線を前記太陽排斥光学コンポーネントへと反射する第４ミラーと、で構成される。
【０００８】
一例において、前記全反射型中継光学系アセンブリは、５回反射有限共役リレーシステムである。
【０００９】
一例において、前記太陽排斥光学コンポーネントは、動的に制御可能なマイクロミラーアレイを含む。前記動的に制御可能なマイクロミラーアレイは、複数のマイクロミラーを含むことができる、各マイクロミラーが、入射光が第１方向に反射される第１の位置と、前記入射光が第２方向に反射される第２の位置との間で個別に制御可能であり、前記第１方向と前記第２方向との間に所定の角度分離が存在する。一例において、前記太陽排斥コンポーネントは更に、前記動的に制御可能なマイクロミラーアレイと前記センサアセンブリとに結合されたコントローラを含み、該コントローラは、前記全反射型前部光学系アセンブリの前記入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされている間、太陽の前記直接的な太陽像を、前記全反射型中継光学系アセンブリを避けて反射するように、前記センサアセンブリから受け取った情報に基づいて前記複数のマイクロミラーの個々のマイクロミラーを前記第１の位置と前記第２の位置との間で動的に切り換えるように構成される。
【００１０】
一例において、当該コロナグラフ光学システムは更に、前記全反射型前部光学系アセンブリに結合された熱制御サブシステムを含むことができ、該熱制御サブシステムは、前記入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされることができるように熱を伝え去る。一例において、前記熱制御サブシステムは複数の熱伝達シュラウドを含み、各熱伝達シュラウドが、熱を伝達するために、前記複数の前部光学系ミラーのうちの１つに放射結合される。当該コロナグラフ光学システムは更に、前記複数の前部光学系ミラーと少なくとも１つのコールドバイアスヒートパイプとを収容する光学ベンチを有することができ、前記熱制御サブシステムは、各々が前記複数の熱伝達シュラウドのうちの１つと前記光学ベンチとに熱的に結合される複数の熱伝達部材を含み、該複数の熱伝達部材は、前記少なくとも１つのコールドバイアスヒートパイプに熱的に結合される。一例において、前記複数の前部光学系ミラー及び前記光学ベンチは各々、炭化ケイ素、低膨張ガラス、及び低膨張複合材料からなる群から選択された低熱膨張材料からなる。他の一例において、前記熱制御サブシステムは更に、前記全反射型前部光学系アセンブリの温度を制御するために前記複数の前部光学系ミラーの各々に熱的に結合される複数のヒータを含む。前記熱制御サブシステムは、前記太陽排斥光学コンポーネントに結合された熱マネジメントコンポーネントを含み得る。
【００１１】
一例において、前記少なくとも１つの感光検出器は、長波赤外焦点面アレイ及び可視焦点面アレイのうちの少なくとも一方を含む。
【００１２】
他の一実施形態は、太陽を含む被観察シーンを撮像する方法に向けられ、当該方法は、全反射型前部光学系アセンブリの入射開口を太陽に向けて位置決めするアクトと、前記入射開口を介して、前記全反射型前部光学系アセンブリで、前記被観察シーンからの光線及び太陽の直接的な太陽像を受光するアクトと、前記光線及び太陽の前記直接的な太陽像を、前記全反射型前部光学系アセンブリから太陽排斥光学コンポーネントへと反射するアクトと、前記全反射型前部光学系アセンブリの前記入射開口が太陽に向けて連続的に位置決めされている間、前記光線を全反射型中継光学系アセンブリへと反射し、且つ太陽の前記直接的な太陽像を、前記全反射型中継光学系アセンブリを避けて反射するよう、前記太陽排斥光学コンポーネントを動的に制御するアクトと、前記光線を、前記中継光学系アセンブリからセンサアセンブリへと反射するアクトと、前記センサアセンブリで、前記光線から前記被観察シーンの画像を生成するアクトと、を含む。
【００１３】
一例において、前記太陽排斥光学コンポーネントは、複数のマイクロミラーで形成されたマイクロミラーアレイを含み、前記太陽排斥光学コンポーネントを動的に制御することは、前記複数のマイクロミラーの個々のマイクロミラーを、入射光が前記全反射型中継光学系アセンブリに向けて反射される第１の位置と、前記入射光が前記全反射型中継光学系アセンブリを避けて反射される第２の位置との間で、動的に切り換えることを含む。
【００１４】
これら例示的な態様及び実施形態の更なる他の態様、実施形態、及び利点が、以下にて詳細に説明される。ここに開示される実施形態は、ここに開示される原理のうちの少なくとも１つと一貫したやり方で他の実施形態と組み合わされることができ、“実施形態”、“一部の実施形態”、“代替実施形態”、“様々な実施形態”、“一実施形態”、又はこれらに類するものへの言及は、必ずしも相互に排他的なものではなく、記載される特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを指し示すことを意図したものである。ここにこれらの用語が複数現れることは、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下、縮尺通りに描くことは意図していない添付の図面を参照して、少なくとも１つの実施形態の様々な態様を説明する。図面は、様々な態様及び実施形態の例示及び更なる理解を提供するために含められており、本明細書に組み込まれてその一部を構成するが、本発明の限定を規定するものとして意図したものではない。図面において、様々な図に示される同じ又は略同じ構成要素は各々、似通った参照符号によって表される。明瞭さの目的のため、全ての図で全ての構成要素にラベルを付すことはしていない場合がある。
【図１】本発明の態様に従ったコロナグラフ光学システムの一例のブロック図である。
【図２】本発明の態様に従ったコロナグラフ光学システムの一例の部分レイトレースである。
【図３】本発明の態様に従ったコロナグラフ光学システムの他の一例の部分レイトレースである。
【図４】本発明の態様に従った太陽排斥光学コンポーネントを含むコロナグラフ光学システムの一部のブロック図である。
【図５】本発明の態様に従った太陽排斥光学コンポーネントにおいて使用されることが可能なデジタルマイクロミラーアレイの一例の図である。
【図６Ａ】本発明の態様に従ったデジタルマイクロミラーアレイの一例の動作を示す部分レイトレースである。
【図６Ｂ】本発明の態様に従ったデジタルマイクロミラーアレイの一例の動作を示す部分レイトレースである。
【図７】本発明の態様に従った熱制御システムを含むコロナグラフ光学システムの一例の部分レイトレースである。
【図８】本発明の態様に従った熱制御システムを含むコロナグラフ光学システムの他の一例のブロック図である。
【図９Ａ】本発明の態様に従った熱制御システムの部分の図である。
【図９Ｂ】本発明の態様に従った熱制御システムの部分の他の図である。
【図９Ｃ】本発明の態様に従った熱制御システムの部分の他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
態様及び実施形態は、熱制御サブシステムを含む全反射型太陽コロナグラフに向けられ、太陽に対して０．５度という近さに位置する物体を、オプションで２つのスペクトル帯域（例えば、赤外及び可視）で、連続的に撮像するように構成される。太陽コロナグラフの実施形態は、全反射型中継光路と、可視感光検出器（例えば、焦点面アレイ）及び赤外感光検出器を含み得るセンサアセンブリと、太陽の直接的な太陽像を排斥し、熱負荷をミラーから周辺ラジエータパネルへと放射的に排出する熱制御サブシステムとを含む。以下で更に説明するように、ＭＥＭＳベースのデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いて、太陽像を排斥することができる。ＤＭＤを動的に制御することで、太陽が視野内のどこにあっても直接的な太陽像を排斥することができ、それにより、太陽コロナグラフの視野の中心を太陽に合わせる必要をなくすことができる。
【００１７】
理解されるべきことには、ここに説明される方法及び装置の実施形態は、適用において、以下の記載に説明され又は添付図面に図示される構成の詳細及び構成要素の配置に限定されるものではない。これらの方法及び装置は、他の実施形態での実装が可能であり、また、様々なやり方で実施あるいは実行されることが可能である。具体的な実装の例が、単に例示の目的でここに提供されるが、限定することを意図したものではない。
【００１８】
また、ここで使用される言葉遣い及び用語は、記述目的でのものであり、限定するものとして見なされるべきでない。“含む”、“有する”、“持つ”、“含有する”、“伴う”及びこれらの変形のここでの使用は、その後に挙げられる品目及びそれらの均等物並びに更なる品目を含む意味である。“又は”への言及は、“又は”を用いて記載される項目が、記載される項目のうちの、単一の、１つよりも多くの、及び全ての、の何れかを指し示し得るように、包含的なものとして解釈され得る。前方及び後方、左及び右、頂部及び底部、上側及び下側、並びに縦及び横への如何なる言及も、説明の便宜上のものであり、本システム及び本方法やそれらのコンポーネントを何らかの１つの位置的又は空間的な向きに限定するものではない。ここで使用されるとき、用語“実質的に”は、完全又は略完全な範囲又は程度の動作、特性、性質、状態、構造、品目又は結果を表す。例えば、“実質的に”包囲されている物体は、その物体が完全に包囲されているか、あるいは略完全に包囲されているかの何れかを意味する。絶対的な完全性からの逸脱の正確な許容可能な程度は、一部の場合において、具体的な文脈に依存し得る。しかしながら、一般的に言えば、完全に近いことは、あたかも絶対的且つ総合的な完全さが得られるかのように全体として同じ結果を有するようなものである。“実質的に”の用法は、動作、特性、性質、状態、構造、品目又は結果の完全又は略完全な欠如を表す否定的な含意で使用されるときにも等しく当てはまる。ここで使用されるとき、用語“隣接”は、２つの構造又は要素の近接を表す。特に、“隣接”しているとして特定される要素は、接しているか接続されているかの何れかであり得る。そのような要素はまた、必ずしも互いに接触するわけではなく、互いに近いか接近するかであってもよい。近接性の正確な程度は、一部の場合において、具体的な文脈に依存し得る。
【００１９】
図１は、広視野Ｗを連続的に撮像するように構成され得るコロナグラフ光学システム１００の一例を示している。光学システム１００は、太陽Ｓ（太陽の直接的な像が破線１０２によって表されている）に向けて位置決めされることができる入射開口１１２を持つ前部光学系（フォアオプティクス）アセンブリ１１０を含んでいる。ここで使用されるとき、“広視野”は、少なくとも２−３度、一部のケースでは少なくとも５度、他のケースでは少なくとも１０度、そして、２０−３０度に至ることもあり得る視野を指す。前部光学系アセンブリ１１０は、視野Ｗにわたって光線１０４を受光し、それを方向付ける複数の光学コンポーネント（例えば、ミラー、レンズ、又は両方の組み合わせ）を含むことができる。図１では、太陽Ｓの像が視野Ｗのほぼ中心に示されているが、以下にて更に説明するように、これは必ずしもそうである必要はなく、一部の例では、太陽Ｓの像は、視野Ｗ内で中心からずれることになる。光学システム１００は更に、光線１０４をセンサアセンブリ１３０へと方向付けるように構成され得る中継光学系アセンブリ１２０を含んでいる。センサアセンブリ１３０は、視野Ｗを通して見られるシーンの画像を生成するように構成された少なくとも１つの撮像センサ（例えば、１つ以上のフォトダイオード及び関連回路）を含み得る。中継光学系アセンブリ１２０は、前部光学系アセンブリ１１０から光線１０４を受け、光線１０４をセンサアセンブリ１３０上にフォーカシングする１つ以上の光学コンポーネント（例えば、ミラー、レンズ、又は両方の組み合わせ）を含み得る。
【００２０】
特定の実施形態によれば、前部光学系アセンブリ１１０と中継光学系アセンブリ１２０との間に、太陽排斥光学コンポーネント１４０が位置付けられる。太陽排斥光学コンポーネント１４０は、図１に示すように、光線１０２によって表される太陽Ｓの像を、中継光学系アセンブリ１２０及びセンサアセンブリ１３０を避けて方向付けるように機能する。特定の例において、太陽排斥光学コンポーネント１４０は、太陽が前部光学系アセンブリ１１０の視野Ｗの中にある間、太陽Ｓの直接的な太陽像（光線１０２によって表されている）が太陽排斥光学コンポーネント１４０に入射するように、実質的に光学システム１００の中間像面すなわち前部光学系アセンブリ像の位置に位置付けられる。以下にて更に説明するように、特定の実施形態において、太陽排斥光学コンポーネント１４０は、直接太陽像光線１０２を（中継光学系アセンブリ１２０及びセンサアセンブリ１３０を避けて）特定の位置へと反射し、且つ他の全ての光線１０４を中継光学系アセンブリ１２０に向けて反射するように構成された空間光変調器を含む。一例において、空間光変調器は、制御可能なディジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）である。ＤＭＤは、視野Ｗ内の太陽Ｓの直接的な像の様々な位置に対して動的に適応するように制御されることができる。これまた更に後述するように、特定の例において、コロナグラフ光学システム１００の温度を制御し、それにより、前部光学系アセンブリ１１０の入射開口が連続的に開かれ且つ太陽Ｓに向けて位置決めされることを容易にするために、熱制御システム（図１に示さず）を組み込むことができる
特定の実施形態によれば、図１のコロナグラフ光学システム１００（及び後述するコロナグラフ光学システムの例）は、低いＦ値（すなわち、“高速”な光学系）を持つ全反射型（オールリフレクティブ）望遠鏡コロナグラフとすることができる。光学系のＦ値（焦点比、Ｆ比、Ｆストップ、又は口径比と呼ばれるときもある）は、入射瞳の直径に対するレンズの焦点距離の比である。これは、集光能力の定量的尺度である無次元数である。全反射型システムは、屈折型又は部分的屈折型のシステム（すなわち、１つ以上のレンズを含むもの）よりも、スペクトル的に制限されないという利点を持ち、これは、それが任意の波長帯域を結像することができることを意味する。また、ここで説明されるコロナグラフ光学システムは、センサアセンブリ１３０に結像する短波及び長波を反射させながら、広視野（例えば、５度と少なくとも３０度との間、又はそれ以上）を連続的に撮像することができる。これは、典型的に一時的期間（例えば、数秒又は数分）でのみ、狭い視野（例えば、約１−２度）及び狭いスペクトル帯域を撮像することができるにすぎない従来のコロナグラフに対する大きな改善及び利点である。ここで更に説明するように、（広視野を）“連続的”に見ることは、開示されるシステムが、システムコンポーネントの有意な劣化を被ることなく、定常状態で何時間も、何週間も、又は更には無期限に、太陽近くの物体を撮像することができることを意味する。この利点は、ここで説明されるコロナグラフ光学システムの例によって達成及び提供される。
【００２１】
前部光学系アセンブリ１１０及び中継光学系アセンブリ１２０の全反射型の実施形態は、多様な異なる光学形態を持つことができる。特定の例を以下で説明し、図面に示すが、当業者は、この開示の恩恵を所与として、ここに開示される原理及び目的に従って前部光学系アセンブリ１１０及び中継光学系アセンブリ１２０の他の例が実装され得ることを理解することになる。
【００２２】
図２を参照するに、コロナグラフ光学システム１００の一例の部分レイトレースが示されており、ここでは、前部光学系アセンブリ１１０が、反射トリプレット光学形態を用いて実装されている。この例において、前部光学系アセンブリ１１０は、第１ミラー２１０、第２ミラー２２０、及び第３ミラー２３０を含んでいる。入射光線１０４及び１０２が、第１ミラー２１０で受光され、第１ミラー２１０から第２ミラー２２０へと反射され、そして、第２ミラー２２０から第３ミラー２３０へと反射される。光線１０４、１０２は更に、第３ミラー２３０から太陽排斥光学コンポーネント１４０へと反射され、太陽排斥光学コンポーネント１４０は、図２に示すように、前部光学系アセンブリ１１０と中継光学系アセンブリ１２０との間の、前部光学系アセンブリ１１０によって形成される中間像面の位置に置かれ得る。中継光学系アセンブリ１２０は、光線１０４をセンサアセンブリ１３０へと反射する。一例において、図２に示す前部光学系アセンブリ１１０を形成する反射トリプレットは、１０×１０度の視野、Ｆ／３．０の光学速さ、６．６９センチメートル（ｃｍ）の実効焦点距離、及び直径で２．２３ｃｍの入射開口を持つとし得る。当業者に理解されるように、この開示の恩恵を所与として、上述した例とは異なる光学特性／パラメータを持ち得るものである反射トリプレットの数多くの他の光学設定が、前部光学系アセンブリ１１０について実装及び使用され得る。
【００２３】
一例において、中継光学系アセンブリ１２０は、図２に示すように、全反射型の５回反射有限共役リレー系を含む。図示した例では、光線１０４が、第１ミラー２４０から第２ミラー２５０へと反射され、第２ミラーから第３ミラー２６０へと反射され、次いで第４ミラー２７０へと反射され、そして第４ミラー２７０から第５ミラー２８０へと反射され、そこからセンサアセンブリ１３０上に反射及びフォーカシングされる。この例では、第１、第３、及び第５の反射は、共通のミラー基体（例えば、第１ミラー２４０）の異なる領域からとすることができるが、当業者が容易に理解することには、ミラー２４０は、単一のミラーではなく、代わりに２つ又は３つの個別のミラーとして実装されてもよい。同様に、図示した例では、第２及び第４の反射は、それぞれ第２ミラー２５０及び第４ミラー２７０である別々のミラーからであるが、当業者が容易に理解することには、ミラー２５０及び２７０は代わりに、両方の反射を受け持つように構成された単一のミラー基体で置き換えられてもよい。中継光学系アセンブリ１２０として使用されることが可能な５回反射有限共役リレー系の例は、Ｌａｃｙ  Ｇ．Ｃｏｏｋへの米国特許出願公開第２０１７／０３２９１１３号に記載されており、その全体をあらゆる目的のためにここに援用する。他の例において、中継光学系アセンブリ１２０は、異なる全反射型光学形態を用いて実装されることができ、５回反射系に限定されるものではない。
【００２４】
コロナグラフ光学システム１００のセンサアセンブリ１３０は、例えば長波赤外焦点面アレイ又は可視帯域焦点面アレイなどの異なる種類のセンサを含むことができる。例えば、可視帯域焦点面アレイは、シリコンｐｉｎ型のものとすることができ、長波赤外焦点面アレイはシリコンマイクロボロメータ型のものとすることができる。特定の例において、センサアセンブリ１３０は、例えば、異なるスペクトル帯域において同時に撮像する能力を提供するために、複数のセンサを含み得る。そのような例において、センサアセンブリ１３０は、中継光学系アセンブリ１２０から反射された光線１０４の経路内に位置付けられたビームスプリッタ（図示せず）を含み得る。
【００２５】
図３は、コロナグラフ光学システム１００の他の一例の部分レイトレースを示しており、ここでは、前部光学系アセンブリ１１０が、ＷＡＬＲＵＳ折り返し型光学形態を用いて実装されている。この例では、入射光線１０４及び１０２が、第１ミラー３１０で受光され、第１ミラー３１０から第２ミラー３２０へと反射され、第２ミラー３２０から第３ミラー３３０へと反射され、そして、第３ミラー３３０から第４ミラー３４０へと反射される。光線１０４、１０２は更に、第４ミラー３４０から太陽排斥光学コンポーネント１４０へと反射され、太陽排斥光学コンポーネント１４０は、上述のように、前部光学系アセンブリ１１０によって形成される像面の位置に置かれ得る。ＷＡＬＲＵＳ折り返し型前部光学系アセンブリ１１０の一例が、Ｌａｃｙ  Ｇ．Ｃｏｏｋへの米国特許第５，３３１，４７０号に記載されており、その全体をあらゆる目的のためにここに援用する。一例において、図３に示す前部光学系アセンブリ１１０を形成するＷＡＬＲＵＳ折り返し型の系は、２０×２０度の視野、Ｆ／３．０の光学速さ、３．３４ｃｍの実効焦点距離、及び直径で１．１１ｃｍである入射開口を持つとし得る。当業者に理解されるように、この開示の恩恵を所与として、前部光学系アセンブリ１１０の数多くの他の光学構成を実装することができ、それらは、上述した例とは異なる光学特性／パラメータを持ち得る。図３に示すコロナグラフ光学システム１００の例において、中継光学系アセンブリ１２０は、図２に示して上述したものと同じ全反射型５回反射光学系を用いて実装されている。上述のように、中継光学系アセンブリ１２０は代わりに、異なる反射光学形態を用いて実装されてもよく、図２及び図３に示した例に限定されるものではない。
【００２６】
上述のように、太陽排斥光学コンポーネント１４０は、前部光学系アセンブリ１１０によって形成される像面の位置で、前部光学系アセンブリ１１０と中継光学系アセンブリ１２０との間に位置付けられ得る。太陽排斥光学コンポーネント１４０は、前部光学系アセンブリ１１０の入射開口１１２を連続的に太陽Ｓに向けて位置決めすることができる間、光線１０４を中継光学系アセンブリ１２０へと方向付け、且つ光線１０２によって表されている太陽の像を、中継光学系アセンブリ１２０を避けて方向付けるように構成可能である。特定の実施形態において、太陽排斥光学コンポーネント１４０は、動的に制御可能なマイクロミラーアレイ又は他のタイプの空間光変調器を用いて実装されることができる。動的に制御可能なマイクロミラーアレイを用いることは、例えば、入射開口１１２の中心を太陽に合わせたまま保つ必要がないように、視野Ｗ内の太陽Ｓの様々な位置に対して動的に調節することができることなどの利点を提供し得る。
【００２７】
図４を参照するに、動的に制御可能なマイクロミラーアレイ４１０と、マイクロミラーアレイ４１０を制御するコントローラ４２０と、を含んだ太陽排斥コンポーネント１４０の一例のブロック図が示されている。図５は、マイクロミラーアレイ４１０の一例を示すブロック図である。マイクロミラーアレイ４１０は、各々がコントローラ４２０によって個別に制御可能であるとし得る複数のマイクロミラー４１２を含んでいる。図５に示す例では、複数のマイクロミラー４１２は、Ｍ×Ｎの矩形グリッドパターン（Ｍ及びＮは整数である）に配置されているが、他の例において、マイクロミラー４１２は、異なるパターン（例えば、切り取られた矩形、円、六角形など、又は他の規則的又は不規則なパターン）に配列されることができる。特定の実施形態によれば、コントローラ４２０からの制御信号に応答して、各個々のマイクロミラー４１２は、入射光を第１の方向（又はマイクロミラー４１２上への光の入射角に対して第１の角度）に反射する第１の位置と、入射光を第２の方向（又はマイクロミラー４１２上への光の入射角に対して第２の角度）に反射する第２の位置との間で、傾けられ、回転され、又はその他でシフトされることができる。従って、異なるマイクロミラー４１２、及び故に、マイクロミラーアレイ４１０の異なる領域が、入射光を異なる角度又は異なる方向に反射するようにされることができるので、マイクロミラーアレイ４１０を用いて、上述のように、光線１０４（被観察シーンを表す）を中継光学系アセンブリ１２０の方に向けながら、光線１０２（太陽の像を表す）を異なる方向に向けることができる。これの説明図を図６Ａに示す。
【００２８】
具体的には、図６Ａに示すように、第１の位置（線１４２によって表されている）にあるようにコントローラ４２０によって制御されているマイクロミラー４１２は、光線１０４を第１の方向へと反射し、一方、第２の位置（線１４４によって表されている）にあるようにコントローラ４２０によって制御されているマイクロミラー４１２は、光線１０２を異なる方向へと反射する。一例において、マイクロミラー４１２は、第１及び第２の位置において、（マイクロミラーの表面が入射光の中心光軸に対して垂直である“フラット”位置に対して）それぞれ＋又は−（又はその逆）に指定角度数だけ傾けられる。例えば、マイクロミラーは、第１の位置で＋１７度、そして、第２の位置で−１７度、又はこれらの逆、に傾けられ得る。この例では、光線１０４が＋３４度だけ逸らされるのに対して、光線１０２は−３４度だけ逸らされ、光線１０４の方向と光線１０２の方向との間に６８度の角度分離をもたらす。特定の例において、コントローラ４２０は、各個々のマイクロミラーに電圧を印加することによってマイクロミラー４１２の傾きを制御することで、マイクロミラーが第１の位置にあるのか、それとも第２の位置にあるのかを決定することができる。
【００２９】
一例において、太陽排斥光学コンポーネントは、テキサスインスツルメンツ社から部品番号ＤＬＰ６６０ＴＥで入手可能なデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を含むことができる。ＤＬＰ６６０ＴＥ  ＤＭＤは、明るくて手頃な価格のフル４Ｋ超高精細（ＵＨＤ）ディスプレイソリューションを可能にする、デジタル制御式のマイクロ光電気機械システム（micro-opto-electromechanical  system；ＭＯＥＭＳ）空間光変調器（spatial  light  modulator；ＳＬＭ）である。適切な光学系に結合されるとき、ＤＬＰ６６０ＴＥ  ＤＭＤは、真の４Ｋ  ＵＨＤ解像度（スクリーン上で８．３Ｍピクセル）を表示し、正確で詳細な画像を多様な表面に届けることができる。ＤＬＰ６６０ＴＥ  ＤＭＤは、ＤＬＰＣ４４２２ディスプレイコントローラ及びＤＬＰＡ１００電源及びモータドライバ（やはりテキサスインスツルメンツ社から入手可能）と共に、ＤＬＰ（登録商標）  ４Ｋ  ＵＨＤチップセットを有し、特定の例において、これを太陽排斥光学コンポーネント１４０として使用することができる。ＤＬＰ（登録商標）  ４Ｋ  ＵＨＤチップセットは、スクリーン上に４Ｋ  ＵＨＤ  ３８４０×２１６０ピクセルを表示する、対角線で０．６６インチのマイクロミラーアレイを含んでいる。ＤＬＰ６６０ＴＥ  ＤＭＤは、５．４ミクロンのマイクロミラーピッチ、及び背面照明で±１７°のマイクロミラー傾斜（フラット面に対して）を有する。ＤＬＰ（登録商標）  ４Ｋ  ＵＨＤチップセットは更に、２ｘＬＶＤＳ入力データバスと、専用のＤＬＰＣ４４２２ディスプレイコントローラ及び信頼性ある動作のためのＤＬＰＡ１００電力マネジメント集積回路及びモータドライバを含んでいる。
【００３０】
特定の例によれば、太陽の像を表す光線１０２は、図６Ｂに示すように、太陽排斥光学コンポーネント１４０によって、例えばヒートシンクなどの熱マネジメントコンポーネント１５０に向けられることができる。他の例において、光線１０２は、コロナグラフ光学システム１００のコンポーネントが光線１０２によって損傷されないように、単に、コロナグラフ光学システム１００から遠ざかるよう自由空間内に向けられることができる。
【００３１】
再び図４を参照するに、特定の例において、コントローラ４２０は、センサアセンブリ１３０からフィードバック信号を受信してもよく、センサアセンブリの視野Ｗ内の太陽の変化する位置に適応するようにマイクロミラーアレイ４１０のマイクロミラー４１２を動的に制御することができる。例えば、センサアセンブリ１３０が、太陽の少なくとも一部を含む視野Ｗを通して見るシーンの画像を生成する場合、センサアセンブリ１３０は、光線１０２の少なくとも一部が、太陽排斥光学コンポーネント１４０によって“排斥”される（すなわち、逸らして反射される）代わりに、中継光学系アセンブリ１２０を介してセンサアセンブリに到達していることを指し示すフィードバック信号を生成し得る。従って、コントローラ４２０は、視野Ｗ内の太陽の位置に適応し、シーンの所望の画像もキャプチャしながら光線１０２をより良好に排斥するために、フィードバック信号に基づいて、マイクロミラーアレイ４１０のマイクロミラー４１２のうちの特定のものを、第１の位置にあることから第２の位置にあることへと切り換わるように制御することができ、及びオプションで、マイクロミラー４１２のうちの特定の他のものを、第２の位置にあることから第１の位置にあることへと切り換えることができる。他の例では、センサアセンブリ１３０からフィードバック信号を受信するのではなく、コントローラ４２０は、センサアセンブリ１３０によって生成されたシーンの画像を受信し、該画像を分析して、光線１０２の排斥を改善するためにマイクロミラー４１２のうちのいずれかのものの位置を変更すべきか決定してもよい。斯くして、コロナグラフ光学システム１００は、太陽が視野Ｗの中心にあることを維持するように当該システムが構成されることを必要とすることなく、視野Ｗ内の太陽の動きに合わせて動的に調節することができる。
【００３２】
特定の実施形態によれば、（様々なミラー及びセンサアセンブリ１３０の許容できない劣化なしに）コロナグラフ光学システム１００が広視野Ｗをセンサアセンブリ１３０に連続的に反射することができるように、コロナグラフ光学システム１００の温度を制御するために、コロナグラフ光学システム１００に熱制御システムを組み込むことができる。この熱制御システムの一例を、図７に部分的に示す。例えば、前部光学系アセンブリ１１０のミラー（図７に示す例では３１０、３２０、３３０、３４０）の各々が、それぞれ、付随する熱伝達シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８を有することができ、それらが協働して、ミラー３１０、３２０、３３０、３４０から熱を放射手段によって除去する又は取り出すように動作し得る。以下にて更に説明するように、各シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８は、それぞれのミラー３１０、３２０、３３０、３４０に放射結合されることができる。各シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８はまた、コロナグラフ光学システム１００が広視野Ｗをセンサアセンブリ１３０に連続的に反射することができるようにミラーから熱を伝え去るために、少なくとも１つのコールドラジエータ（図７には示さず）に熱的（例えば、直接的／物理的）に結合されることができる。
【００３３】
特定の例において、コロナグラフ光学システム１００は、中継光学系アセンブリ１２０から反射された光線１０４の経路内に位置付けることが可能なビームスプリッタ１７０を介して光線１０４を受けるように構成された補助センサ１６０（例えば、撮像センサ）を含み得る。ビームスプリッタ１７０は、好適な基板材料と、前面の（すなわち、中継光学系アセンブリから入射光線１０４を受ける）好適な多層誘電体ビームスプリッタコーティングと、裏面の好適な多層誘電体反射防止コーティングとを含んだ、従来からのビームスプリッタとし得る。補助センサ１６０は、センサアセンブリ１３０の（１つ以上の）センサと同様とし得る。特定の例において、補助センサ１６０は、マイクロミラーアレイ４１０を制御するためにフィードバック信号をコントローラ４２０に供給するために使用され得る。センサアセンブリ１３０及び補助センサ１６０の双方が、中継光学系アセンブリ１２０から反射された光線１０４を同時に受光し得る。
【００３４】
図８は、コロナグラフ光学システム１００の他の一例を概略的に示している。上述のように、コロナグラフ光学システム１００は、太陽Ｓ（太陽Ｓの熱負荷及び直接的な像が、上述の光線１０２に対応する破線で表されている）に向けて位置決め可能な入射開口１１２を持つ前部光学系アセンブリ１１０を含む。図８に示す例において、前部光学系アセンブリ１１０は、光線１０４及び１０２（図示の明瞭さのため１つ又は２つの光線のみを図示している）を反射する複数のミラー３１０、３２０、３３０、及び３４０を含んでいる。前部光学系アセンブリ１１０は、前部光学系アセンブリ１１０、中継光学系アセンブリ１２０、及び太陽排斥光学コンポーネント１４０を収容して支持する光学ベンチ５２０内に位置付けられることができる。上述のように、太陽排斥光学コンポーネント１４０は、光線１０４を中継光学系アセンブリ１２０へと向け、中継光学系アセンブリ１２０が光線１０４をセンサアセンブリ１３０へと反射する。一例において、中継光学系アセンブリ１３０も光学ベンチ５２０内に収容されて支持される。
【００３５】
一例において、コロナグラフ光学システム１００はまた、コロナグラフ光学システム１００のコンポーネント（例えば、前部光学系アセンブリ１１０、中継光学系アセンブリ１２０、結像コンポーネント、センサ、電子デバイス、熱制御システムコンポーネント、光学ベンチ５２０など）を支持するシステム光学ベンチ５３０を含む。システム光学ベンチ５３０は、広視野Ｗの通り抜けを可能にするサイズにされることが可能な実際の開口５３２を有し得る。
【００３６】
一例において、強固な背部材５４０（すなわち、機械的な構造）をシステム光学ベンチ５３０に固定することができ、それが光学ベンチ５２０を構造的に支持する。斯くして、断熱性の運動学的フレクシャ５５０が光学ベンチ５２０を強固な背部材５４０に固定し得る。強固な背部材５４０は、光学ベンチ５２０の周囲を包み込みことができ、また、断熱性の運動学的フレクシャ５５０によって構造的に結合されることができる。
【００３７】
上述のように、コロナグラフ光学システム１００が、コロナグラフ光学システム１００のいずれかの又は全てのミラーの劣化を被ることなく広視野Ｗをセンサアセンブリ１３０へと連続的に反射することができるよう、コロナグラフ光学システム１００の温度を制御するために、コロナグラフ光学システム１００に熱制御システム（又はサブシステム）を組み込むことができる。例えば、図７を参照して上述したように、前部光学系アセンブリ１１０のミラー３１０、３２０、３３０、及び３４０の各々が、それぞれのミラーに放射結合される熱伝達シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８を有し得る（例えば、図３Ａ及び３Ｂ）。各シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８は、シュラウドとそれぞれのミラーとの間の熱結合を強化するために黒色に塗装されたアルミニウム（例えば、６０６１Ｔ１）、又は熱の迅速な伝達に好適な任意の材料からなり得る。上述のように、太陽排斥光学コンポーネント１４０は、熱マネジメントコンポーネント１５０を含むことができ、熱マネジメントコンポーネント１５０は、特定の例において、同様の熱伝達シュラウド１５２を含むことができる。
【００３８】
特定の例によれば、各シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８、１５２はまた、図８に例示するように、それぞれ、各シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８、１５２からコールドバイアスヒートパイプ５７２又は５７４へと伝導的に熱を伝え去る例えばフレキシブル金属ストラップなどのフレキシブル熱伝達部材５６２、５６４、５６６、５６８、１５４を有することができる。更に後述するように、コールドバイアスヒートパイプ５７２及び５７４はどちらも、ミラー３１０、３２０、３３０、３４０（及び光学ベンチ５２０）からの熱を引き抜くコールドラジエータ５７６に結合されることができる。コールドラジエータ５７６は、輸送ヒートパイプ５７２及び５７４、フレキシブル熱伝達部材５６２、５６４、５６６、５６８、及び１５４、並びにシュラウド５１２、５１４、５１６、５１８、及び１５２に、太陽Ｓ及び周囲環境から吸収されたエネルギーを放出／除去するためのコールドシンクを提供することができ、それにより、例えば、気体又は流体が、コールドラジエータ５７６で冷却され、次いで、ループにてヒートパイプ５７２及び５７４中を通らされて熱を取り除く。
【００３９】
図９Ａ及び９Ｂを参照するに、一例において、ミラー６００（例えば、ミラー３１０、３２０、３３０、３４０又はミラー２１０、２２０、２３０のいずれか）は、ミラー６００の背面６０２及び側面６０４（４つ全ての側面）の周りに置かれたシュラウド５１０によって空間的に取り囲まれ得る。図９Ｂは、ミラー６００及びシュラウド５１０の断面図を示している。図示のように、ミラー６００は傾向として、ミラー６００の反射面６０６を露出されたままにしながら、シュラウド５１０（図９Ｂ）に対して“浮遊”する。一例において、ミラー６００は、反射ミラーを光学ベンチ又は他の構造体に取り付ける典型的な手法にて（例えば、ベンチ５２０とミラー３１０、３２０、３３０、３４０との間に運動学的チタンフレクシャマウントを用いて）、光学ベンチにフレキシブルに取り付けられ得る。シュラウド５１０は、ミラー６００に隣接する光学ベンチ５２０に同様に（又は異なるように）機械的に取り付けられ得るが、シュラウド５１０をベンチ５２０から熱的に分離するような手法で取り付けられる。これは、熱絶縁とコンプライアンスとの双方を提供するよう、チタン（又は類似の）断熱体の使用によって達成され得る。斯くして、支配的な熱経路は、光学ベンチ５２０へではなく、伝導性の熱伝達部材（例えば、５６２、５６４、５６６、５６８）へ、次いでコールドバイアスヒートパイプ５７２又は５７４へ、そして最終的にコールドラジエータ５７６へである。
【００４０】
一例において、熱伝達部材５６０がシュラウド５１０をコールドバイアスヒートパイプ５７０（例えば、図８のヒートパイプ５７２又は５７４）に熱的に結合することができる。一態様において、シュラウド５１０の底面にマウント部材５８２（例えば、金属バルクヘッド）が取り付けられ得る。熱伝達部材５６０の一端がマウント部材５８２に結合され、熱伝達部材５６０の他端がパイプマウント５８４に（又は光学ベンチ５２０に取り付けられた金属マウントに）結合され得る。マウント部材５８２及びパイプマウント５８４はどちらも、例えば銅、アルミニウム、及び他の数多くの伝導材料などの、熱を熱伝導する材料（例えば、金属）からなり得る。パイプマウント５８４は、留め具によって共に締め付けられてパイプ５７０の周りに固定される２つの部品とし得るが、他の物理的、熱的結合も可能である。一例において、熱伝達部材５６０は、例えば多くの金属及び金属合金などの熱を容易に伝える材料からなるフレキシブルヒートストラップを有し得る。フレキシブルヒートストラップの形態の熱伝達部材５６０は、シュラウド５１０と熱伝達パイプ５７０との間における（コンプライアンス）可撓性を提供し、シュラウド５１０は、シュラウド５１０、熱伝達部材５６０、及びヒートパイプ５７０の間の異なる熱膨張係数（ＣＴＥ）に対処すべく熱伝達パイプ５７０に対して動く（例えば、膨張する）ことができる。
【００４１】
図９Ｂを参照するに、一例において、ミラー６００上に生成された太陽熱負荷によってミラー６００に与えられた熱をミラー６００から引き抜くために、ミラー６００の上側の表面領域６０６の全体が熱を（ミラー中で下方に）伝導し、次いでシュラウド５１０に連続的に放射する。ミラー６００とシュラウド５１０との間でのこの“放射”結合は、例えば非金属ミラー（例えば、炭化ケイ素、低膨張ガラス）を使用するときに特に重要である。何故なら、そのような非金属ミラーに熱伝導体（例えば、金属熱伝達部材５６０）を直に結合することは、ＣＴＥにおける大きな差のために望ましくないからである。すなわち、ミラー６００（例えば、炭化ケイ素、低膨張ガラスからなるもの）が非常に低いＣＴＥを有し得るとともに、熱伝達部材５６０（例えば、アルミニウム、鋼からなるもの）が遥かに高いＣＴＥを有し得ることとなるので、そのようなミラーには、不所望の熱を引き抜く目的で（例えばミラー６００への締め付け応力を最小化又は回避するなどの他の理由を含め）コンポーネント（例えば、シュラウド５１０）を放射結合することが有利である。さらに、ミラー６００とシュラウド５１０との間の放射結合は、従来の伝導性の手段（例えば複数のストラップなど）よりも、放射経路がミラー背面６０２全体にわたって均等に作用可能であり、複数のストラップ（それらはもっと局在化されたものであり、それ故に、それらの動作において、もっと不均一である）で達成されることができるものよりも均一な熱流及び温度を提供するという点で優れている。
【００４２】
図８に戻るに、各シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８、１５２は、それぞれのミラー３１０、３２０、３３０、３４０及び太陽排斥光学コンポーネント１４０の各々から熱を伝え去るように、熱伝達部材５６２、５６４、５６６、５６８、１５４とヒートパイプ５７２、５７４とを介してコールドラジエータ５７６に熱的に（例えば、物理的に）結合又は連結されることができ、それにより、システム１００は、連続的に、広視野Ｗをセンサアセンブリ１３０へと反射することができる。なお、図８は、図示の明瞭さの目的で、熱伝達部材５６２、５６４、５６６、５６８、１５４が光学ベンチ５２０を通って延在することを概略的に示しているが、パイプ５７２及び５７４の一部が、光学ベンチ５２０の内側でそれぞれのシュラウド５１２、５１４、５１６、５１８、１５２に隣接してもよい。様々な他の構成も、ミラー３１０、３２０、３３０、３４０から及び太陽排斥光学コンポーネント１４０から熱を引き抜くという同じ結果を達成することができる。例えば、フレキシブル熱伝達部材５６２、５６４、５６６、５６８、１５４は、それぞれ、シュラウド５１２、５１４、５１６、５１８、１５２と光学ベンチ５２０との間に直に結合されることができ、その場合、光学ベンチ５２０から熱を引き抜くために、光学ベンチ５２０にコールドバイアスパイプ５７２及び５７４を熱的に結合（例えば、ストラップで固定）することができる。
【００４３】
さらに、図９Ｃに示すように、特定の例において、システム光学ベンチ５３０は、フレキシブル熱伝達部材５６０を介してヒートパイプ５７０に熱的に結合されることができる。このような構成は光学的な劣化問題を生じさせ得るが、システム光学ベンチ５３０をこのようにヒートパイプ５７０に熱的に結合させることが可能である。従って、光学ベンチ５３０によって吸収された熱（例えば、入射開口１１２の近くでシステム光学ベンチ５３０によって吸収された太陽熱など）は、ヒートパイプ５７０によってコールドバイアスラジエータ５７６に伝達されることができる。
【００４４】
従って、特定の例によれば、次に、太陽負荷が入射開口１１２に入とき、太陽負荷の一部は、システム光学ベンチ５３０及び／又は光学ベンチ５２０によって吸収され得る（例えば、これらのコンポーネントは、一部の太陽負荷を吸収するように黒色に塗られ得る）。一部の例において、システム光学ベンチ５３０及び／又は光学ベンチ５２０は、例えば−０．８×１０−６／Ｋと１．０×１０−６／Ｋとの間のＣＴＥを持つ低膨張複合材料（例えば、炭素繊維）などの、低熱膨張材料からなる。一部の例において、前部光学系アセンブリ１１０のミラーも、例えば炭化ケイ素（約２．４Ｅ−６／ＫのＣＴＥを持つ）、超低膨張ガラス（約５℃−３５℃で約１０−８／ＫのＣＴＥを持つ）などの、低熱膨張材料からなり得る。なお、“超低膨張ガラス”又は“ＵＬＥガラス（登録商標）”は、コーニング社が所有する商標の下で販売されている。従って、システム光学ベンチ５３０及び／又は光学ベンチ５２０が一部の太陽負荷を吸収することができ、そして、残りの太陽負荷は、最後／残りの太陽負荷が太陽排斥光学コンポーネント１４０に通されるまで、前部光学系アセンブリ１１０のミラーの各々の周りで徐々に吸収されることができ、太陽排斥光学コンポーネント１４０で、太陽負荷は、損傷され得るシステムコンポーネントが存在しない方向に反射されることができ、あるいは熱マネジメントコンポーネント１５０によって吸収されることができる。故に、中継光学系アセンブリ１２０又はセンサアセンブリ１３０に伝えられる太陽負荷は実質的にない（又は無視できる負荷である）。中継光学系アセンブリ１２０に伝えられる太陽負荷は実質的にないので、一例において、中継光学系アセンブリ１２０のミラーは、例えば、アルミニウム又はベリリウム（すなわち、前部光学系アセンブリ１１０のミラーよりも高いＣＴＥを持つ）からなることができる。
【００４５】
一例において、第１ミラー３１０の位置で、光学ベンチ５２０に入った太陽負荷から約２−５ワットのパワーがミラー３１０によって吸収され、次いで、この吸収された太陽負荷は、シュラウド５１２に放射的に伝達され、そして最終的に、（上述したように）ヒートパイプ５７２及び／又は５７４によってコールドラジエータ５７６に（伝導的に）伝達され得る。この熱伝達プロセスが各ミラー３２０、３３０、及び３４０で続けられ、それ故に、太陽排斥光学コンポーネント１４０へと反射される前に、各ミラーにおいて太陽負荷のうちの少なくとも一部（例えば、約５％）が次第に除去される。従って、光線１０４及び直接的な太陽像１０２が第４ミラー３４０（すなわち、前部光学系アセンブリ１１０の最後のミラー）で受けられた後に、ある量の太陽負荷が残っている（例えば、元の太陽負荷のうち最大で約８０％が残り得る）。第４ミラー３４０によって反射された残存太陽負荷は、太陽排斥光学コンポーネント１４０によって実質的に（又は完全に）除去され得る。
【００４６】
図８に戻るに、特定の実施形態によれば、ヒータ５９２、５９４、５９６、５９８、及び１５６をそれぞれのシュラウド５１２、５１４、５１６、５１８、及び１５２に結合してシンク温度を提供することができ、それにより、光学コンポーネントが例えば２０℃などの特定の所望温度に制御される。故に、各ヒータ５９２、５９４、５９６、５９８、及び１５６は、それぞれの光学コンポーネントに付随して該付随したコンポーネントの動作温度を指し示すフィードバック温度センサを有し得る。一部の例において、ミラー３１０、３２０、３３０、及び３４０は、（劣化を回避し、例えば許容可能な波面誤差を持つ健常な望遠鏡を提供するために）約２０℃で動作することになる。その場合、それぞれのシュラウド５１２、５１４、５１６、５１８は約５−１０℃で動作することができ、そして、それぞれのヒートパイプ５７２、５７４は例えば０℃で動作することができる。しかしながら、例えばコールドラジエータ５７６を介して各ミラー３１０、３２０、３３０、３４０から熱を除去することは、これら（１つ以上の）ミラーが“冷たすぎ”で（すなわち、２０℃をかなり下回って）動作することをもたらすことがあり、それが画像品質などに影響を及ぼすことがある。故に、ヒータ５９２、５９４、５９６、５９８は、各ミラー３１０、３２０、３３０、３４０に所定量の熱を供給して、理想的な動作温度（例えば、２０℃）で又はその近くで動作させるように（例えば、コンピュータシステムによって）制御され得る。同様に、上述の熱除去コンポーネントとヒータ１５６との組み合わせは、太陽排斥光学コンポーネント１４０についての所望の又は最適な動作温度を確実にすることができる。前部光学系アセンブリ１１０内のミラーの温度を個別に制御することが有利であり得る。何故なら、例えば第１ミラー３１０は第４ミラー３４０よりも多くの太陽負荷を受けるので、各々の特定のミラー３１０、３２０、３３０、３４０における動作温度をそれぞれのヒータ５９２、５９４、５９６、５９８で制御することは、歪まされていない像をセンサアセンブリ１３０に反射する助けとなり得るからである。ヒータ５９２、５９４、５９６、５９８はまた、例えば日食が存在し、前部光学系アセンブリ１１０のミラーがあまりに“冷たすぎ”で動作し得る場合にも有利であることができ、これらヒータは、健常で安定した温度レベル（例えば、２０℃）でのミラー及び結像系の動作を支援するために、必要とされる状況でミラーを加熱するように動作可能であるとし得る。概して、“健常な望遠鏡”は、システムの光学コンポーネントの劣化を許容可能な小さい量にして、光線及び太陽像を反射することができ、その結果、検出器／センサが、典型的な処理及び分析のために許容可能な画像を効果的に受けて送ることができるような望遠鏡を指すとし得る。“健常な望遠鏡”の画質は、ハードウェアにて実装される理想的な望遠鏡設計の画質に非常に近く、その意図した目的に対して首尾良く動作することができる。
【００４７】
熱制御システムの実施形態は、（上述のように）各ミラーにおける温度を制御して、波面誤差を最小化する各ミラーにおける定常状態を提供し得る。例えば、各ミラーは、（例えば、シュラウド及びヒータに起因して）例えば２ワットのパワーを（均一に且つ定常的に）吸収することができ、それがミラー上の勾配誤差を最小化し、ひいては、表面形状誤差を最小化するとともに、光学システムにおける波面誤差を最小化する。
【００４８】
少なくとも１つの実施形態の幾つかの態様を上述したが、理解されるべきことには、当業者には様々な改変、変更、及び改良が容易に浮かぶであろう。そのような改変、変更、及び改良は、この開示の一部であることが意図され、また、本発明の範囲内であることが意図される。従って、以上の説明及び図面は単に例によるものであり、本発明の範囲は、添付の請求項及びそれらに均等なものを適正に解釈したものから決定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【国際調査報告】
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