[实用新型]一种高精度便携式宽光谱平行光管装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学系统检测领域，更具体涉及一种高精度便携式宽光谱平行光管装置，应用于多波长光学系统的光学指标检测领域。

背景技术

平行光管装置是用于模拟无限远目标的光学系统，其基本原理是，将靶标置于光学系统的焦平面位置，靶标图案经过光学系统中镜片组的反射或折射后，形成平行光输出，从而模拟无限远处的目标。它普遍应用在可见光、激光、红外等光学系统性能指标检测领域。为了保证平行度的高精度，必须提高平行光管的焦距。普通的平行光管采用球面反射镜一次反射或一个离轴非球面镜加一个平面反射镜二次发射的光路设计，在一定口径及焦距要求下，加工出来的平行光管的长度、体积都比较大，而且，普通的平行光管都采用光学玻璃制作镜片，由于光学玻璃密度高，导致镜片重量大，加工成本高。因此，普通的平行光管由于体积重量大，只能放在工厂或实验室使用，无法满足便携在线检测需求。

中国实用新型专利CN200910060891.9提供了一种小型平行光管的方法，其技术途径是通过在金属套筒内放置一个红外透镜、将镂空金属靶置于红外透镜的焦平面，实现远处目标的模拟。这种方法虽然从一定程度上减小了平行光管的体积，但是焦距也随之减小，造成检测精度较低，而且因为采用的是红外透镜，存在色差，只能满足窄光谱范围的测试需求。中国实用新型专利CN201903683U提出，采用一个非球面反射镜和一个平面反射镜的光路结构构建了一种红外目标微平行光管，这种方法在同样焦距的前提下缩小了平行光管的体积，但是由于只采用了一个非球面反射镜，为了保证像质，对非球面反射镜的加工要求很高，成本高，而且，由于最大的采用光学玻璃材料，导致非球面镜重量大。《红外技术》第32卷第2期论文《基于1.06/1.54um激光的离轴折反式平行光管物镜设计》中所述的平行光管采用离轴抛物面反射镜加补偿镜组的折反结构，虽然补偿镜组对像差进行了补偿，但是离轴抛物面反射镜的设计仍然需要高次方程，加工难度大，而且整个光路设计不够紧凑，体积较大。

发明内容

为解决普通平行光管体积重量较大、光谱窄、成本高的问题，本实用新型的目的是在于提供了一种高精度便携式宽光谱平行光管装置，该装置可用于可见光、激光、红外光学系统检测领域模拟无限远处目标的装置，具有精度高、宽光谱、体积小、重量轻、成本低等优点，可应用于多种波长的光学系统的在线性能检测。

为了实现上述的目的，本实用新型采用以下技术措施：

一种高精度便携式宽光谱平行光管装置，它由壳体、底座、提手、主离轴非球面反射镜、主镜连接座、次离轴非球面反射镜、次镜连接座、平行光输出孔、镜头保护盖、靶标图案输入孔、主镜连接座固定螺丝、底座固定螺丝、次镜连接座固定螺丝组成，主离轴非球面反射镜与主镜连接座连接，采用主镜连接座固定螺丝将主镜连接座固定在壳体侧面，通过调整主镜连接座固定螺丝可以调节主离轴非球面反射镜的倾斜角度，次离轴非球面反射镜与次镜连接座连接，采用次镜连接座固定螺丝将次镜连接座固定在与主离轴非球面反射镜相对的侧面，高度在主离轴非球面反射镜以下，通过调整次镜连接座固定螺丝可以调节次离轴非球面反射镜的倾斜角度，靶标图案输入孔开在壳体侧面，与次离轴非球面反射镜相对，为靶标图案提供输入通道，平行光输出孔开在壳体侧面，与主离轴非球面反射镜相对，为平行光提供输出通道，置于平行光管焦平面处的靶标，通过靶标图案输入孔进入壳体内部，先后经次离轴非球面反射镜、主离轴非球面反射镜两次反射后从平行光输出孔输出，实现模拟无穷远目标源。镜头保护盖通过螺纹拧在平行光输出孔内，用于防尘，底座通过底座固定螺丝安装在壳体的底面，用于整个光学系统的密封，提手位于壳体的上端，用于平行光管的携行。

在主离轴非球面反射镜和次离轴非球面反射镜的反射面上镀银，增加反射率。

为了保证检测高精度，在有限的体积空间里采用两次折叠的光路来保证平行光管的长焦距要求，采用反射面为凹面的主离轴非球面反射镜减少光路中心的盲区面积，从而提高像质和平行度，采用反射面为凸面的次离轴非球面反射镜将焦距延长，充分利用空间。

为了降低主离轴非球面反射镜的加工成本，舍去了光学方程的高次方，降低120mm口径主离轴非球面反射镜的加工难度。采用次离轴非球面反射镜配对参数设计，弥补由于舍去光学方程的高次方带来的像质损失。

为了减轻平行光管装置的重量，采用硬铝材料来加工主离轴非球面反射镜，使该镜片的重量减少37.2%，同时，加工成本也降低55%。

本实用新型的有益效果是：