一种轻量小型化望远镜、制备方法以及成像方法与流程

技术特征：
1.一种轻量小型化望远镜，其特征在于，所述望远镜包括：沿同一光轴依次设置的用于接收目标光源的光线并抑制杂散光的消杂散光模块(1)、用于收集经抑制杂散光后的光线的入射光收集模块(2)、用于对收集的光线进行会聚的聚焦成像模块(3)以及用于将会聚的光线形成相应图像的成像探测器模块(4)；所述消杂散光模块(1)包括第一渐缩管和第一光学组件，所述第一渐缩管的直径从第一端朝第二端逐渐缩小，所述第一光学组件设置于所述第一渐缩管的第二端；所述入射光收集模块(2)包括同轴依次对接的第二渐缩管、第一直管、第三渐缩管、第二直管以及第二光学组件；所述第二渐缩管的第一端连接所述第一渐缩管的第二端，所述第二渐缩管的第二端连接所述第一直管的第一端，所述第一直管的第二端连接所述第三渐缩管的第一端，所述第三渐缩管的第二端连接所述第二直管的第一端；且所述第二渐缩管的直径从第一端朝第二端逐渐缩小，所述第三渐缩管的直径从第一端朝第二端逐渐缩小；所述第二光学组件设置于所述第二渐缩管、第一直管、第三渐缩管以及第二直管之中的任意一个之内；所述聚焦成像模块(3)包括第三直管以及设置于所述第三直管内的第三光学组件，所述第三直管的第一端连接所述第二直管的第二端；所述成像探测器模块(4)设置于所述第三直管的第二端。2.如权利要求1所述的一种轻量小型化望远镜，其特征在于，所述入射光收集模块(2)设置有若干第一定位阶梯，所述第一定位阶梯能够一一对应支撑所述第一光学组件；和/或，所述第二渐缩管、所述第一直管、所述第三渐缩管均设置有第二定位阶梯，所述第二定位阶梯能够一一对应支撑所述第二光学组件；所述第一光学组件和所述第二光学组件均包括镜座和设置于所述镜座上的光学镜片。3.如权利要求1所述的一种轻量小型化望远镜，其特征在于，所述消杂散光模块(1)、入射光收集模块(2)、聚焦成像模块(3)和成像探测器模块(4)依次通过螺纹旋合对接固定；其中，公螺纹为拉伸右旋，母螺纹为剪切右旋，螺纹深度为8～12mm。4.如权利要求1所述的一种轻量小型化望远镜，其特征在于，所述成像探测模块(4)包括第四渐缩管和设置于所述第四渐缩管内的ccd相机和coms相机。5.如权利要求4所述的一种轻量小型化望远镜，其特征在于，所述第一渐缩管、所述第二渐缩管、所述第一直管、所述第三渐缩管、所述第二直管、所述第三直管以及第四渐缩管均为碳纤维材料。6.如权利要求1所述的一种轻量小型化望远镜，其特征在于，所述第二渐缩管的第一端的直径大小为180～220mm。7.如权利要求1-6任一项所述的一种轻量小型化望远镜，其特征在于，所述轻量小型化望远镜的总长为520～530mm，最大直径为215～225mm，总质量为590～610g。8.一种如权利要求1-7任一项所述的轻量小型化望远镜的制备方法，其特征在于，包括：依据光学镜片的大小、数量、排列方式、镜筒材料的热膨胀系数以及光学元件和镜筒结构之间的装配公差，确定轻量小型化望远镜的初步机械结构；
对所述初步机械结构依次进行3d建模和3d打印得到3d实体模型，对所述3d实体模型采用包含有限元分析和力学分析的综合分析；基于所述综合分析的结果，判断所述初步机械结构是否满足预设的性能要求；若没有满足所述性能要求，则对所述初步机械结构进行改进和参数优化调整，得到轻量小型化望远镜的机械结构；若满足所述性能要求，则将所述初步机械结构作为轻量小型化望远镜的机械结构；其中，所述性能要求包括：机械结构的厚度小于5mm、质量小于1000g以及口径不小于200mm。9.如权利要求8所述的轻量小型化望远镜的制备方法，其特征在于，对所述初步机械结构依次进行3d建模和3d打印得到3d实体模型包括：通过solidworks软件绘制所述初步机械结构的各个模块的二维图形草图，经绕轴心旋转得到草图的旋转体，再绘制各个模块的螺纹线，然后将各个模块组合得到三维模型；选取打印耗材，并使用切片软件jgcreat对所述三维模型进行切片；依据选取的打印耗材和所述三维模型的各个切片，通过3d打印机打印出3d实体模型；其中，所述3d打印机型号为极光尔沃-a8s，所述打印耗材为聚乳酸pla。10.一种轻量小型化望远镜的成像方法，应用于如权利要求1-7任一项所述的轻量小型化望远镜，其特征在于，所述轻量小型化望远镜的第一光学组件采用微光学透镜，当入射光波长为λ时，微光学透镜的透过率函数t(r)为：透镜的透过率函数t(r)为：r2＝(x-x0)2 (y-y0)2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：f0为微光学透镜焦距，i为虚部因子，λ0为预设波长，k为波矢，(x0,y0)为光心，(x,y)为透镜上任意一点，r为透镜上任意一点到光心的距离，α为波长匹配因子，n(λ)为折射率函数；微光学透镜调制的点扩散函数在焦平面上的强度分布i(ρ)为:式中：ρ为焦平面径向坐标，r为出瞳半径，j0为零阶bessel函数；经过采用传统折射透镜的第二光学组件和第三光学组件后，光传递函数p
i
(x,y)为：
式中：d
i
为透镜直径，circ为圆孔函数，δ为狄拉克函数，f为透镜焦距。

技术总结
本发明涉及一种轻量小型化望远镜、制备方法以及成像方法，其中，望远镜包括消杂散光模块、入射光收集模块、聚焦成像模块及成像探测器模块。消杂散光模块包括第一渐缩管和第一光学组件，第一光学组件设置于第一渐缩管内；入射光收集模块包括依次对接的第二渐缩管、第一直管、第三渐缩管、第二直管及第二光学组件；聚焦成像模块包括第三直管和第三光学组件，第三直管的第一端连接第二直管的第二端；成像探测器模块设置于第三直管的第二端。本发明采用一体式机械结构，保证整体系统结构的紧凑型、易搭载性和低功耗等特点，且可通过三维打印技术快速制备机械结构，成本低、易调整，适用于天文望远镜观测台、光学实验室等对望远镜系统原型样机的制作。样机的制作。样机的制作。


技术研发人员：王鲲鹏 匡登峰 刘刚铄 闫超 吴文堂 王东亚 朱天林 张戈 赵震
受保护的技术使用者：中国人民解放军63921部队
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2022/7/8