望远镜遮光罩实例介绍——引言

jayxing

哈哈，本人的毕业设计有一块内容是关于太空望远镜遮光罩的设计，趁这个机会记录一下遮光罩的设计过程吧。（今天将一下引言，后面会介绍遮光罩的TracePro模拟过程）
首先，遮光罩设计的目的是什么呢？
本人设计的遮光罩主要应用于太空望远镜上，其作用主要有两个方面：一方面，消除视场外的杂散光进入光学系统带来鬼像；另一方面，保持镜筒内部稳定的热环境，防止镜片热变形导致成像质量的下降。
我们知道空间望远镜遮光罩的作用后，那么目前空间望远镜遮光罩研究到什么程度了呢？我查阅相关文献，总结如下图所示：


在这里，我主要介绍一下同轴式遮光罩集中类型：
1、挡光环式：
挡光环式的遮光罩主要通过设计挡光环的位置和高度来抑制视场外的杂散光，这种也是最传统的抑制杂散光的形式。模型图可由下图所示：


关于挡光环的结构也有两种形式：一种是挡光环垂直放置的形式，该形式加工方便，通过合理设置挡光环的位置结构来避免散射光直接进入光学系统；另外一种是挡光环倾斜放置的形式，这个倾斜角度应稍大于入射角度，这样就能很好的将向前散射的光抑制掉，理论上消光能力要好于前一种挡光环的结构，但其加工难度比第一种的要大。


2、蜂窝式的结构：蜂窝式的挡光环结构如下图所示，其主要在遮光罩的内壁上有很多类似于蜂窝形状的正六边形微型孔，我觉得这种结构类似于背光设计中的磷甲结构，杂散光进入到这些微结构中会产生多次反射和散射，吸收大部分的能量，并且大部分的散射光线都向后散射，如下图第三幅图所示。
对于大口径的望远镜系统，为了很好地抑制掉杂散光，那么其遮光罩的长度也会很长，然而发射火箭内的空间是有限的，这样人们就想到了一种折叠式的遮光罩形式，通过在发射前折叠，发射后展开的形式来达到良好地抑制杂散光的能力。对于折叠式的结构，主要有以下几种：
3、气动展开式结构：气动展开式的结构如下图所示：主要由充气圆环管和充气直管组成以及罩壁薄膜组成。充气圆环管和充气直管都采用“Z”字型的折叠方式，因此可以实现径向和轴向的展开。

4、机械展开式结构：机械展开式结构主要利用新型材料自锁的功能，使遮光罩在发射前处于收缩状态，在这种状态下，这种新型材料也储存着一些势能，当望远镜处于太空中时，依靠新材料储存的这些势能将遮光罩展开并且在展开后能够自锁，保持一定的强度和刚度。现在来见识一下国外人做的一款折叠展开式的结构吧。

引言部分先介绍到这，本人也在不断的学习中，如有介绍不当的地方，欢迎大家提出批评和指正。
接下来的帖子将会向大家介绍传统挡光环式遮光罩的设计过程和TracePro建模模拟过程。

LM2233

遮光罩的挡光环在TracePro中怎么建模

jayxing

LM2233 发表于 2016-12-10 14:43
遮光罩的挡光环在TracePro中怎么建模

我是用SolidWorks建模完导入到TracePro的

sunshine

请教下楼主，相机的遮光罩如何设计

lucky37

请教楼主，最后一个遮光罩展开是有倾斜角度，是没有完全展开还是所处环境专门设计的？