專利名稱：一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)檢測領(lǐng)域，更具體涉及一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置，應(yīng)用于多波長光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)指標檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
平行光管裝置是用于模擬無限遠目標的光學(xué)系統(tǒng)，其基本原理是，將靶標置于光學(xué)系統(tǒng)的焦平面位置，靶標圖案經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)中鏡片組的反射或折射后，形成平行光輸出，從而模擬無限遠處的目標。它普遍應(yīng)用在可見光、激光、紅外等光學(xué)系統(tǒng)性能指標檢測領(lǐng)域。為了保證平行度的高精度，必須提高平行光管的焦距。普通的平行光管采用球面反射鏡一次反射或一個離軸非球面鏡加一個平面反射鏡二次發(fā)射的光路設(shè)計，在一定口徑及焦 距要求下，加工出來的平行光管的長度、體積都比較大，而且，普通的平行光管都采用光學(xué)玻璃制作鏡片，由于光學(xué)玻璃密度高，導(dǎo)致鏡片重量大，加工成本高。因此，普通的平行光管 由于體積重量大，只能放在工廠或?qū)嶒炇沂褂?，無法滿足便攜在線檢測需求。中國發(fā)明專利CN200910060891. 9提供了一種小型平行光管的方法，其技術(shù)途徑是通過在金屬套筒內(nèi)放置一個紅外透鏡、將鏤空金屬靶置于紅外透鏡的焦平面，實現(xiàn)遠處目標的模擬。這種方法雖然從一定程度上減小了平行光管的體積，但是焦距也隨之減小，造成檢測精度較低，而且因為采用的是紅外透鏡，存在色差，只能滿足窄光譜范圍的測試需求。中國發(fā)明專利CN201903683U提出，采用一個非球面反射鏡和一個平面反射鏡的光路結(jié)構(gòu)構(gòu)建了一種紅外目標微平行光管，這種方法在同樣焦距的前提下縮小了平行光管的體積，但是由于只采用了一個非球面反射鏡，為了保證像質(zhì)，對非球面反射鏡的加工要求很高，成本高，而且，由于最大的采用光學(xué)玻璃材料，導(dǎo)致非球面鏡重量大?！都t外技術(shù)》第32卷第2期論文《基于I. 06/1. 54um激光的離軸折反式平行光管物鏡設(shè)計》中所述的平行光管采用離軸拋物面反射鏡加補償鏡組的折反結(jié)構(gòu)，雖然補償鏡組對像差進行了補償，但是離軸拋物面反射鏡的設(shè)計仍然需要高次方程，加工難度大，而且整個光路設(shè)計不夠緊湊，體積較大。

發(fā)明內(nèi)容
為解決普通平行光管體積重量較大、光譜窄、成本高的問題，本發(fā)明的目的是在于提供了一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置，該裝置可用于可見光、激光、紅外光學(xué)系統(tǒng)檢測領(lǐng)域模擬無限遠處目標的裝置，具有精度高、寬光譜、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點，可應(yīng)用于多種波長的光學(xué)系統(tǒng)的在線性能檢測。為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置，它由殼體、底座、提手、主離軸非球面反射鏡、主鏡連接座、次離軸非球面反射鏡、次鏡連接座、平行光輸出孔、鏡頭保護蓋、靶標圖案輸入孔、主鏡連接座固定螺絲、底座固定螺絲、次鏡連接座固定螺絲組成，主離軸非球面反射鏡與主鏡連接座連接，采用主鏡連接座固定螺絲將主鏡連接座固定在殼體側(cè)面，通過調(diào)整主鏡連接座固定螺絲可以調(diào)節(jié)主離軸非球面反射鏡的傾斜角度，次離軸非球面反射鏡與次鏡連接座連接，采用次鏡連接座固定螺絲將次鏡連接座固定在與主離軸非球面反射鏡相對的側(cè)面，高度在主離軸非球面反射鏡以下，通過調(diào)整次鏡連接座固定螺絲可以調(diào)節(jié)次離軸非球面反射鏡的傾斜角度，靶標圖案輸入孔開在殼體側(cè)面，與次離軸非球面反射鏡相對，為靶標圖案提供輸入通道，平行光輸出孔開在殼體側(cè)面，與主離軸非球面反射鏡相對，為平行光提供輸出通道，置于平行光管焦平面處的靶標，通過靶標圖案輸入孔進入殼體內(nèi)部，先后經(jīng)次離軸非球面反射鏡、主離軸非球面反射鏡兩次反射后從平行光輸出孔輸出，實現(xiàn)模擬無窮遠目標源。鏡頭保護蓋通過螺紋擰在平行光輸出孔內(nèi)，用于防塵，底座通過底座固定螺絲安裝在殼體的底面，用于整個光學(xué)系統(tǒng)的密封，提手位于殼體的上端，用于平行光管的攜行。在主離軸非球面反射鏡和次離軸非球面反射鏡的反射面上鍍銀，增加反射率。為了保證檢測高精度，在有限的體積空間里采用兩次折疊的光路來保證平行光管 的長焦距要求，采用反射面為凹面的主離軸非球面反射鏡減少光路中心的盲區(qū)面積，從而提高像質(zhì)和平行度，采用反射面為凸面的次離軸非球面反射鏡將焦距延長，充分利用空間。為了降低主離軸非球面反射鏡的加工成本，舍去了光學(xué)方程的高次方，降低120mm口徑主離軸非球面反射鏡的加工難度。采用次離軸非球面反射鏡配對參數(shù)設(shè)計，彌補由于舍去光學(xué)方程的高次方帶來的像質(zhì)損失。為了減輕平行光管裝置的重量，采用硬鋁材料來加工主離軸非球面反射鏡，使該鏡片的重量減少37. 2%，同時，加工成本也降低55%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和的有益效果是本發(fā)明采用基于主、次兩個離軸非球面反射鏡的兩次全反射的光路設(shè)計，滿足了多波長、寬光譜的測試要求，精度高、成本低、小型便攜，在體積320*160*210mm、重量4. 7Kg的前提下，實現(xiàn)720mm焦距。為了減輕平行光管裝置的重量，采用硬鋁材料來加工主離軸非球面反射鏡，使該鏡片的重量減少37. 2%，同時，加工成本也降低55%。


圖I為一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置的光路設(shè)計原理示意圖。其中1-殼體，2-底座，3-提手，4-主離軸非球面反射鏡，5-主鏡連接座，6-次離軸非球面反射鏡，7-次鏡連接座，8-平行光輸出孔，9-鏡頭保護蓋，10-靶標圖案輸入孔，11-主鏡連接座固定螺絲，12-底座固定螺絲，13-次鏡連接座固定螺絲。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明根據(jù)圖I可知，主離軸非球面反射鏡4與主鏡連接座5連接，采用主鏡連接座固定螺絲11將主鏡連接座5固定在殼體I側(cè)面，通過調(diào)整主鏡連接座固定螺絲11可以調(diào)節(jié)主離軸非球面反射鏡4的傾斜角度，次離軸非球面反射鏡6與次鏡連接座7連接，采用次鏡連接座固定螺絲13將次鏡連接座7固定在與主離軸非球面反射鏡4相對的側(cè)面，高度在主離軸非球面反射鏡4以下，通過調(diào)整次鏡連接座固定螺絲13可以調(diào)節(jié)次離軸非球面反射鏡6的傾斜角度，靶標圖案輸入孔10開在殼體I側(cè)面，與次離軸非球面反射鏡6相對，為靶標圖案提供輸入通道，平行光輸出孔8開在殼體I側(cè)面，與主離軸非球面反射鏡4相對，為平行光提供輸出通道，置于平行光管焦平面處的靶標，通過靶標圖案輸入孔10進入殼體I內(nèi)部，先后經(jīng)次離軸非球面反射鏡6、主離軸非球面反射鏡4兩次反射后從平行光輸出孔8輸出，實現(xiàn)模擬無窮遠目標源。鏡頭保護蓋9通過螺紋擰在平行光輸出孔8內(nèi)，用于防塵，底座2通過底座固定螺絲12安裝在殼體I的底面，用于整個光學(xué)系統(tǒng)的密封，提手3位于殼體的上端，用于平行光管的攜行。在主離軸非球面反射鏡4和次離軸非球面反射鏡6的反射面上鍍銀，以增加反射率。為了降低加工成本，在主離軸非球面反射鏡4加工時舍去了光學(xué)方程的高次方，降低加工難度。采用次離軸非球面反射鏡6配對參數(shù)設(shè)計，彌補由于舍去光學(xué)方程的高次方帶來的像質(zhì)損失。為減輕平行光管裝置的重量，主離軸非球面反射鏡4采用硬鋁材料來加工，次離軸非球面反射鏡6采用玻璃材料來加工。
·
本發(fā)明的平行光管是便攜式裝置，因此，平行光管裝置在結(jié)構(gòu)安裝上要充分考慮防振、抗沖擊要求。為此，鋁質(zhì)鏡片和玻璃鏡片均采用實心密閉的構(gòu)造，都有相應(yīng)配套的鏡片連接座與之相連，鏡片連接座采用高強度材料，與所要固定的鏡片嚴格配套，使沖擊力、振動力在鏡面機體上均勻分布，減輕鏡片變形及損壞的可能性。先將鏡片與連接座配套固定，然后將帶有微調(diào)節(jié)機構(gòu)的連接座固定在機殼上，所有安裝固定螺絲均進行膠結(jié)。
權(quán)利要求
1.一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置，它包括底座(2)、主離軸非球面反射鏡(4)、主鏡連接座(5)、次離軸非球面反射鏡(6)、次鏡連接座(7)、主鏡連接座固定螺絲(11)、次鏡連接座固定螺絲(13)，其特征在于主離軸非球面反射鏡(4)與主鏡連接座(5)連接，主鏡連接座(5)通過主鏡連接座固定螺絲(11)固定在殼體(I)側(cè)面，次離軸非球面反射鏡(6)與次鏡連接座(7)連接，采用次鏡連接座固定螺絲(13)將次鏡連接座(7)固定在殼體(I)的另一個側(cè)面，主離軸非球面反射鏡(4)與次離軸非球面反射鏡(6)水平位置相對，高度位置上下錯開，靶標圖案輸入孔(10)位于殼體(I)側(cè)面，與次離軸非球面反射鏡(6)相對，平行光輸出孔(8)位于殼體(I)側(cè)面，與主離軸非球面反射鏡(4)相對，鏡頭保護蓋(9 )通過螺紋擰在平行光輸出孔(8 )內(nèi)，底座(2 )通過底座固定螺絲(12 )安裝在殼體(I)的底面，提手(3)位于殼體的上端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置，其特征在于所述的主離軸非球面反射鏡(4)采用硬鋁材料加工，所述的次離軸非球面反射鏡(6)采用玻璃材料加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置，其特征在于所述的主離軸非球面反射鏡(4)和次離軸非球面反射鏡(6)的反射面上鍍銀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精度便攜式寬光譜平行光管裝置，主離軸非球面反射鏡與主鏡連接座連接，主鏡連接座通過主鏡連接座固定螺絲固定在殼體側(cè)面，次離軸非球面反射鏡與次鏡連接座連接，采用次鏡連接座固定螺絲將次鏡連接座固定在殼體的側(cè)面，主離軸非球面反射鏡與次離軸非球面反射鏡水平位置相對，與次離軸非球面反射鏡相對，平行光輸出孔位于殼體側(cè)面，與主離軸非球面反射鏡相對，鏡頭保護蓋通過螺紋擰在平行光輸出孔內(nèi)，底座通過底座固定螺絲安裝在殼體的底面，提手位于殼體的上端。該裝置用于可見光、激光、紅外光學(xué)系統(tǒng)檢測領(lǐng)域，具有精度高、寬光譜、體積小、重量輕、成本低，可應(yīng)用于多種波長的光學(xué)系統(tǒng)的在線性能檢測。
文檔編號G02B27/30GK102681196SQ20121016666
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者初華, 張廣遠, 曹海源, 程勇, 韋尚方, 黎偉 申請人:中國人民解放軍武漢軍械士官學(xué)校