[发明专利]大口径长焦距复消色差透射式平行光管光学系统

说明书

大口径长焦距复消色差透射式平行光管光学系统属于应用光学技术领域。现有透射式平行光管的口径及焦距有待进一步加大。本发明沿光线通过方向依次同轴排列正光焦度镜组中的第一正透镜、第一负透镜、第二正透镜，以及负光焦度镜组中的第三正透镜、第二负透镜和第四正透镜，各透镜镜面均为球面；所述透射式平行光管光学系统的通光口径为300～350mm，焦距为3000～3500mm；第一正透镜与第二正透镜的合成透镜的相对色散等于第一负透镜的相对色散，第三正透镜与第四正透镜的合成透镜的相对色散等于第二负透镜的相对色散，第一正透镜与第二正透镜的合成透镜的阿贝数与第一负透镜的阿贝数之差，以及第三正透镜与第四正透镜的合成透镜的阿贝数与第二负透镜的阿贝数之差均为5～10。

技术领域

本发明涉及一种大口径长焦距复消色差透射式平行光管光学系统，属于应用光学技术领域。

背景技术

平行光管是装校调整仪器的重要工具，也是光学度量仪器中的重要组成部分，平行光管光学系统的结构形式有透射式、反射式、折反式，它的作用是以出射平行光的方式提供一个无限远的目标，应用于包括光学系统常规指标参数检测、成像质量评价、光学系统标定等在内的光学测试与系统装调环节。大口径、长焦距平行光管光学系统在检测与标定的科研工作中应用的越来越广泛，既可以作为小口径平行光管的调校基准，又可作为无穷远目标成像光路像质检测的基准，还可为望远系统提供远距离对准目标。

现有大口径平行光管采用反射式光学系统，如申请号为CN201620410710.6的一篇名称为“一种大口径平行光管”的专利文献披露一项方案，该方案采用双曲面反射镜和抛物面反射镜等光反射元件。反射式平行光管虽然没有色差，但是，反射元件表面形状误差要求比折射原件要求严格，大口径非球面反射镜的加工比较困难，这导致反射式平行光管的成本要远远高于透射式平行光管。

透射光学系统具有无中心遮拦、镀膜后稳定性好、透过率高等优点，适合于微光或者弱光光源系统，但是，在透射光学系统工作谱段内复消色差是光学设计的一个难点。与此有关的一项现有技术公布自2013年《量子电子学报》，一篇题为“大口径宽光谱折射平行光管系统设计”的论文对此作了详述，该方案根据相对色散值以及阿贝数选取相应光学材料实现复消色差，该平行光管通光口径为200mm，焦距为2000mm，工作波长为400～1100nm。不过，目前在对光学设备的指标参数及成像质量的检测中，对检测精度要求越来越高，200mm口径及2000mm焦距的平行光管已经满足不了检测需求。然而，透射光学系统的孔径角增大(口径增大)，色差也会随之增大；焦距增大，消色差难度也会随之增大。例如，延长焦距的同时，二级光谱现象明显，并且，很难校正长焦距光学系统的二级光谱。

发明内容

本发明的目的在于，在进一步加大透射式平行光管光学系统口径以及延长其焦距的同时，有效校正二级光谱，为此，我们发明了一种大口径长焦距复消色差透射式平行光管光学系统，所获得的平行光管用于光学仪器的光轴校正和角度测量、光学系统焦距测量及成像质量检测等，效果令人满意。

本发明之大口径长焦距复消色差透射式平行光管光学系统其特征在于，如图1所示，沿光线通过方向依次同轴排列正光焦度镜组L1中的第一正透镜1、第一负透镜2、第二正透镜3，以及负光焦度镜组L2中的第三正透镜4、第二负透镜5和第四正透镜6，各透镜镜面均为球面；所述透射式平行光管光学系统的通光口径为300～350mm，焦距为3000～3500mm，工作波段为可见光波段；第一正透镜1与第二正透镜3的合成透镜的相对色散等于第一负透镜2的相对色散，第三正透镜4与第四正透镜6的合成透镜的相对色散等于第二负透镜5的相对色散，第一正透镜1与第二正透镜3的合成透镜的阿贝数与第一负透镜2的阿贝数之差，以及第三正透镜4与第四正透镜6的合成透镜的阿贝数与第二负透镜5的阿贝数之差均为5～10。