[我分享] 望远镜遮光罩实例介绍——设计原理

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发表于 2016-9-17 22:20 | 显示全部楼层 |阅读模式

这次和大家分享一下传统望远镜遮光罩（挡光环结构）的设计原理。
首先是确定望远镜遮光罩的最短长度：雷竞技下载找ray666点vip系统遮光罩的设计主要是防止视场外的杂散光进入雷竞技下载找ray666点vip系统。理论上遮光罩的长度越长，其抑制杂散光的本领越强，但由于空间位置的限制，我们必须确定遮光罩的一个最小长度。遮光罩的最小长度主要由通光孔径D、半视场角W和杂散光临界入射角θ来确定，如下图所示：杂散光入射到遮光罩内与光轴的最小夹角为θ，称为杂散光临界入射角，临界杂散光必须控制在通光孔径之外，所以其临界入射点为通光孔径的下边缘，根据这一准则，我们可以得到图2-1中的几何关系为：Ltanθ-LtanW≥D。因此我们可得最小长度为： L≥D/(Ltanθ-LtanW)。

其次是挡光环位置和高度的确定：由于杂散光在遮光罩内部会发生散射现象，为了阻止这些散射光线直接进入雷竞技下载找ray666点vip系统内，我们需要在遮光罩内部设置挡光环的结构。挡光环结构设计思路如下图所示：确定遮光罩长度后，根据同光口径和半视场角，我们可以确定第一个挡光环的位置和高度，如下图中1所示；通光孔径上边缘B点向遮光罩下边缘A点连接一条直线，与半视场线（下图虚线部分）的焦点为C，过C点做垂线即为第二个挡光环，如下图中2所示；第一个挡光环的上边缘D点向第二个挡光环的下边缘C点连接一条直线，延长DC交遮光罩筒为E点，过E点向通光孔径上边缘B点连接一条直线，与半视场线的焦点为F，过F点做垂线即为第三个挡光环，如下图中3所示；以此类推，便可确定剩余挡光环的位置和高度。

为了计算挡光环位置和高度，我们先建立坐标系，选遮光罩下边缘A点作为坐标原点，如下图所示。在建立的坐标系中，第一个挡光环的位置坐标X1=0，第一个挡光环高度为半视场线与y轴的交线y1，因此可得第一个挡光环的高度为：
y1=D1/2-D/2-LtanW

连接原点和通光孔径上边缘与半视场线的焦点（x2，y2）为第二个挡光环的位置和高度，如下图所示。根据建立的坐标系中两直线方程：
y-(D1/2-D/2)=(tanW)(x-L)
(x-L)/x=(y-(D/2+D1/2))/y
根据两直线方程可求得其交点（x2，y2）：
x2=(Ly1)/(D/2+D1/2-LtanW)
y2=((D/2+D1/2) y1)/(D/2+D1/2-LtanW)

连接第一个挡光环下边缘和第二个挡光环上边缘交遮光罩筒与（z1，0）点，如下图所示。在建立的坐标系中，根据直线方程与X轴相交，可求得z1为：
z1=(x2 (D1/2+D/2+LtanW))/(D1/2+D/2+LtanW-y2 )
过（z1，0）连接通光孔径上边缘与半视场线的焦点（x3，y3）为第三个挡光环的位置和高度，如图2-6所示。根据建立的坐标系中两直线方程：
y-(D1/2-D/2)=(tanW)(x-L)
(x-L)/(x-z1 )=(y-(D/2+D1/2))/y
根据两直线方程可求得其交点（x3，y3）：
x3=((D1/2+D/2)+y1 (L-z1))/(D/2+D1/2-(L-z1)tanW)
y3=D1/2-D/2+((D/2+D1/2) (1-L)+(L-z1)(y1+LtanW))/(D/2+D1/2-(L-z1)tanW) tanW

以此类推，剩余挡光环的位置和高度坐标（xn，yn）为：
z(n-2)=(x(n-1) (D1/2+D/2+LtanW))/(D1/2+D/2+LtanW-y(n-1) )
xn=((D1/2+D/2)+y1 (L-z(n-2) ))/(D/2+D1/2-(L-z(n-2) )tanW)
yn=D1/2-D/2+((D/2+D1/2) (1-L)+(L-z(n-2))(y1+LtanW))/(D/2+D1/2-(L-z(n-2))tanW) tanW
以上为传统挡光环结构遮光罩的设计原理，上面的推导公式看上去很吓人，感觉数据很烦，其实了解其设计思路是很简单的。我理解的思路是这样的：首先根据斜率和一点坐标知道半视场直线的直线方程，然后根据设计原理求出临界光线的直线方程，这两个直线方程的交点就是挡光环的位置坐标，然后根据迭代关系依次将每个挡光环的位置坐标都求出来。大家感兴趣的可以编程试一下，过几天我再上传我写的Matlab程序。
接下来的几个帖子中我将和大家一起完成望远镜遮光罩模型的建立和TracePro模拟。