一种无遮拦全球面反射平行光管光学系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无遮拦全球面反射平行光管光学系统，解决了现有离轴反射式平行光管存在的加工、装配难，且造价昂贵，视场角较小等技术问题。该系统包括孔径光阑、主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及焦面组件；主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜均倾斜放置；主反射镜、第三反射镜为旋转对称的凸球面反射镜，次反射镜、第四反射镜为旋转对称的凹球面反射镜；入射光由孔径光阑射入，在经主反射镜反射；次反射镜放置在主反射镜的反射光路上；第三反射镜放置在次反射镜的反射光路上；第四反射镜放置在第三反射镜的反射光路上；焦面组件放置在第四反射镜的反射光路上。

An optical system of reflecting collimator without blocking global surface

【技术实现步骤摘要】
一种无遮拦全球面反射平行光管光学系统
本技术涉及光学系统领域，具体涉及一种用于无遮拦大视场全波段低成本平行光管的设计。
技术介绍
平行光管是装校调整光学仪器的重要工具，常用来模拟无穷远目标发射的平行光束。同时也是光学度量仪器中的重要组成部分，在平行光管的焦面上放置分划板、星点板、鉴别率板等焦平面组件，可检测和标定待测光学系统的各种参数和性能。在很多情况下，必须保证平行光管出射光束的光谱范围尽量宽广，包含紫外到红外，以满足不同工作谱段的光学仪器测试需求。透射式平行光管由于采用透射玻璃元件，不可避免的存在色差问题，其光谱范围宽度有限。反射式平行光管覆盖的范围宽广，完全满足要求。但是通常反射式平行光管采用共轴光学系统，存在中心遮拦，且其反射面均为非球面，其加工、装配较为困难。而离轴反射式平行光管不存在中心遮拦，但反射面均为离轴非球面，其加工、装配更为困难，造价十分昂贵。同时反射式平行光管视场角一般在0.5°以下，视场角较小，不利于测试。
技术实现思路
为解决技术背景中离轴反射式平行光管存在的加工、装配难，且造价昂贵，视场角较小等技术问题，本技术提出了一种无遮拦全球面反射平行光管光学系统。本技术的技术解决方案是：本技术提供了一种无遮拦全球面反射平行光管光学系统，包括孔径光阑、主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及焦面组件；主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜均倾斜放置；主反射镜、第三反射镜为旋转对称的凸球面反射镜，次反射镜、第四反射镜为旋转对称的凹球面反射镜；入射光由孔径光阑射入，在经主反射镜反射；次反射镜放置在主反射镜的反射光路上；第三反射镜放置在次反射镜的反射光路上；第四反射镜放置在第三反射镜的反射光路上；焦面组件放置在第四反射镜的反射光路上；孔径光阑与主反射镜之间的距离为L1，主反射镜与次反射镜之间的距离为L2；次反射镜到第三反射镜之间的距离为L3，第三反射镜与第四反射镜之间的距离为L4，第四反射镜与焦面组件之间的距离为L5；L1至L5应当满足以下关系式：0.6×f≤L1≤1.4×f0.93×f≤L2≤1.1×ff≤L3≤1.15×f0.9×f≤L4≤1.25×f1.05×f≤L5≤1.3×ff为系统焦距；主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜的顶点曲率半径分别为：R1、R2、R3、R4；R1至R4应当满足以下关系式：1.45×f≤R1≤1.75×f2.11×f≤R2≤2.33×f3.75×f≤R3≤4.16×f2.57×f≤R4≤2.94×f同时满足：主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及焦面组件6绕各自顶点的倾斜角度分别为：α1、α2、α3、α4以及α5；α1至α5应当满足以下关系式：8.12°≤α1≤12.05°6.32≤α2≤9.4°9.05°≤α3≤11.7°3.77°≤α4≤5.96°2.02°≤α5≤4.89°。本技术的有益效果是：1.本技术提供的平行光管光学系统，其反射光学元件均为旋转对称的球面反射镜，系统的加工、装配难度相比于包含非球面的平行光管大为减小，采用全反射镜形式，使得平行光管系统光谱范围满足紫外光、可见光、红外光测试需求。2.本技术提供的平行光管光学系统，像质优良，达到衍射极限，全视场波像差RMS最大0.04λ(λ＝632.8nm)，且视场角优于2.0°。视场角大大提升。3本技术的提供的平行光管光学系统，旋转对称的反射元件倾斜放置，避免了中心遮拦问题。附图说明图1是本技术的一种大视场全波段低成本平行光管意图；图2是实施例1光学系统的全视场波像差RMS分布图；图3是实施例2光学系统的全视场波像差RMS分布图；图4是实施例3光学系统的全视场波像差RMS分布图。附图标记如下：1-孔径光阑、2-主反射镜、3-次反射镜、4-第三反射镜、5-第四反射镜、6-焦面组件。具体实施方式下面根据基本原理和具体实施方式，对本技术进行更加详细的描述：本技术提供的无遮拦全球面反射平行光管光学系统，包括孔径光阑1、主反射镜2、次反射镜3、第三反射镜4、第四反射镜5以及焦面组件6；主反射镜2、次反射镜3、第三反射镜4、第四反射镜5均倾斜放置；主反射镜2、第三反射镜4为旋转对称的凸球面反射镜，次反射镜3、第四反射镜5为旋转对称的凹球面反射镜；入射光由孔径光阑1射入，在经主反射镜2反射；次反射镜3放置在主反射镜2的反射光路上；第三反射镜4放置在次反射镜3的反射光路上；第四反射镜5放置在第三反射镜4的反射光路上；焦面组件6放置在第四反射镜5的反射光路上；孔径光阑1与主反射镜2之间的距离为L1，主反射镜2与次反射镜3之间的距离为L2；次反射镜3到第三反射镜4之间的距离为L3，第三反射镜4与第四反射镜5之间的距离为L4，第四反射镜5与焦面组件6之间的距离为L5；L1至L5应当满足以下关系式：0.6×f≤L1≤1.4×f0.93×f≤L2≤1.1×ff≤L3≤1.15×f0.9×f≤L4≤1.25×f1.05×f≤L5≤1.3×ff为系统焦距主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜的顶点曲率半径分别为：R1、R2、R3、R4；R1至R4应当满足以下关系式：1.45×f≤R1≤1.75×f2.11×f≤R2≤2.33×f3.75×f≤R3≤4.16×f2.57×f≤R4≤2.94×f同时满足：主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及焦面组件6绕各自顶点的倾斜角度分别为：α1、α2、α3、α4以及α5；α1至α5应当满足以下关系式：8.12°≤α1≤12.05°6.32≤α2≤9.4°9.05°≤α3≤11.7°3.77°≤α4≤5.96°2.02°≤α5≤4.89°根据上述光学系统的结构布局，本技术给出了三个不同的实施方式：实施例1根据需要，要求设计出的平行光管光学系统需满足焦距850mm，F#为10，视场角为2.2°。本实施例根据上述各个关系式：给出光学系统中各个光学器件的具体设计参数：系统孔径光阑1的口径为85mm，孔径光阑1到主反射镜2的距离为1405mm，主反射镜2距次反射镜3的距离为820mm，次反射镜3到第三反射镜4的距离为922.82mm，第三反射镜4到第四反射镜5距离为964.37mm，第四反射镜5到焦面组件的距离为1114.37mm；主反射镜2、次反射镜3、第三反射镜4、第四反射镜5的顶点曲率半径分别为：14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无遮拦全球面反射平行光管光学系统，其特征在于：/n包括孔径光阑、主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及焦面组件；/n主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜均倾斜放置；主反射镜、第三反射镜为旋转对称的凸球面反射镜，次反射镜、第四反射镜为旋转对称的凹球面反射镜；/n入射光由孔径光阑射入，在经主反射镜反射；/n次反射镜放置在主反射镜的反射光路上；/n第三反射镜放置在次反射镜的反射光路上；/n第四反射镜放置在第三反射镜的反射光路上；/n焦面组件放置在第四反射镜的反射光路上；/n孔径光阑与主反射镜之间的距离为L1，主反射镜与次反射镜之间的距离为L2；次反射镜到第三反射镜之间的距离为L3，第三反射镜与第四反射镜之间的距离为L4，第四反射镜与焦面组件之间的距离为L5；/nL1至L5应当满足以下关系式：/n0.6×f≤L1≤1.4×f/n0.93×f≤L2≤1.1×f/nf≤L3≤1.15×f/n0.9×f≤L4≤1.25×f/n1.05×f≤L5≤1.3×f/nf为系统焦距；/n主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜的顶点曲率半径分别为：R1、R2、R3、R4；/nR1至R4应当满足以下关系式：/n1.45×f≤R1≤1.75×f/n2.11×f≤R2≤2.33×f/n3.75×f≤R3≤4.16×f/n2.57×f≤R4≤2.94×f/n同时满足：/n...

【技术特征摘要】
1.一种无遮拦全球面反射平行光管光学系统，其特征在于：
包括孔径光阑、主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜以及焦面组件；
主反射镜、次反射镜、第三反射镜、第四反射镜均倾斜放置；主反射镜、第三反射镜为旋转对称的凸球面反射镜，次反射镜、第四反射镜为旋转对称的凹球面反射镜；
入射光由孔径光阑射入，在经主反射镜反射；
次反射镜放置在主反射镜的反射光路上；
第三反射镜放置在次反射镜的反射光路上；
第四反射镜放置在第三反射镜的反射光路上；
焦面组件放置在第四反射镜的反射光路上；
孔径光阑与主反射镜之间的距离为L1，主反射镜与次反射镜之间的距离为L2；次反射镜到第三反射镜之间的距离为L3，第三反射镜与第四反射镜之间的距离为L4，第四反射镜与焦面组件之间的距离为L5；
L1至L5应当满足以下关系式：
0.6×f≤L1≤1.4×f
0.93×f≤L2...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞志海，马臻，丁蛟腾，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61