[发明专利]一种大视场离轴三反式平行光管光学系统

说明书

本发明属于光学装调检测领域，具体涉及一种大视场离轴三反式平行光管光学系统。解决现有离轴反射式平行光管成像视场小、加工、装配困难及成本较高的问题。沿光线传播方向依次包括靶标板、分束镜、三镜、次镜、主镜及光阑；三镜、次镜、主镜均偏心设置，光路中没有中间像面，光阑位于主镜之前；光线经过靶标板，再依次经分束镜、三镜、次镜、主镜反射之后达到光阑，以平行光出射；三镜、次镜及主镜的反射面均为二次曲面；该系统采用离轴三反式设计，并通过设计各个光学元件的表面参数，实现了焦距3000mm、入瞳直径300mm、圆视场4°的系统参数，全视场出射波前RMS值优于λ/18@632.8nm。

技术领域

本发明涉及光学装调检测领域，具体涉及一种大视场离轴三反式平行光管光学系统。

背景技术

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。

透射式平行光管是最为常见的一种平行光管，设计加工都比较成熟，适用于大批量生产；但由于采用透射玻璃元件，不可避免的存在色差问题，尤其是在大视场、长焦距、宽谱段应用中，系统的二级光谱难以矫正。

反射式平行光管覆盖的范围宽广，但可用的视场较小。而且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，成本较高；而离轴反射式平行光管虽不存在中心遮拦，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，且成像视场较小，不利于测试。

发明内容

本发明的目的是提出一种大视场离轴三反式自准直平行光管光学系统，以解决现有离轴反射式平行光管成像视场小、加工、装配困难及成本较高的问题。该系统具有成像视场大、焦距长、工作谱段宽、成像质量高等特点。

本发明的技术解决方案是提供一种大视场离轴三反式平行光管光学系统，其特殊之处在于：沿光线传播方向依次包括靶标板、分束镜、三镜、次镜、主镜及光阑；三镜、次镜、主镜均偏心设置，光路中没有中间像面，光阑位于主镜之前；光线经过靶标板，再依次经分束镜、三镜、次镜、主镜反射之后达到光阑，以平行光出射；

所述三镜、次镜及主镜的反射面均为二次曲面；

所述主镜的曲率半径R1满足-2f’R1-f’，所述主镜的口径D1满足DD12D，所述主镜的离轴量DEC1满足DDEC12D；其中D为光学系统的入瞳直径，f’为光学系统的焦距；

所述次镜的曲率半径R2满足-0.5f’R2-f’，所述次镜的口径D2满足0.5DD2D，所述次镜的离轴量DEC2满足0DEC20.5D；

所述三镜的曲率半径R3满足-0.5f’R3-f’，所述三镜的口径D3满足2DD32.5D，所述三镜的离轴量DEC3满足DDEC32D。

进一步地，所述主镜与次镜的间距L1满足L1≤0.5f’，所述主镜的conic系数C1满足为-1C1-2；

所述次镜与三镜的间距L2满足L2≤0.5f’，所述次镜的conic系数C2满足为-1C2-0.5；

所述三镜与分束镜的间距L3满足L3≤0.5f’，所述三镜的conic系数C3满足为-0.5C30。

进一步地，所述次镜与主镜的光轴偏移小于20mm，所述三镜与次镜的光轴偏移小于30mm。

进一步地，所述分束镜为光学平板，其材料为融石英，厚度为50mm。