一种新型多波段大口径平行光管的设计

    0 引 言

    平行光管又称准直仪，是各类光学仪器装调常用的标校设备，它的主要作用是提供一个无限远的目标并给出一束标准出射光。 主要光学结构是由一个像质非常好的主镜及放在其焦平面上的分划板等附件组成^[1]。 根据主镜结构又分为透射式与反射式^[2]两种，透射式光管受透射镜材料的限制一般用来检测可见光光学系统，而且它的口径不能做到很大，最大不能超过 Ф400 mm，这样就难以对大口径、红外光学系统进行标校检测^[3]； 而反射式光管的主镜口径可以做到很大， 采用非球面的面形可由一块反射镜得到完美像质，而且因为反射成像，可以对可见及红外波段光学系统进行检测^[4]。 由于反射式光管的上述特性得到了越来越广泛的应用，尤其是在如今大型经纬仪越来越向着大口径及红外系统的方向发展，必须有能与之相匹配的光学检调设备^[5]。 因为平行光管主镜口径很大 ，焦距相对也很长，而对于大口径长焦距的平行光管在精度保证、安装调试、使用维护等方面存在着相当大的难度，在结构设计上就要从组装、应用、保证像质等多方面进行综合考虑[6]。 根据平行光管的使用原理及其自身的结构特性，本着新型、实用、适应新型仪器如大口径、红外光路等仪器的装调检测原则，研制了一种适用于大口径、长焦距平行光管的新型机械结构。

    1 仪器组成及主要设计内容

    1.1 仪器组成及系统指标

    该仪器主要由主镜室、镜筒、次镜室、调焦机构、支架等构成，其外形结构如 1 图所示。 系统指标：焦距为 14 m、主镜孔径为 700 mm、相对孔径为 1:20。

    1.2 设计内容

    该光管的创新之处在于，主镜室与次镜室均为分体独立结构，并分别固定在独立地基的支座上。 在主镜室与镜筒、次镜室与镜筒之间均采用软连接。 这种设计结构既减少了整体结构对光学系统的影响，又便于运输及最终的装配调整，且可以保证使用状态的稳定性，从而保证其整体精度。 主要研制内容包括光学系统（大口径非球面主镜和次镜、附件等）的设计、加工；各部分支撑机械结构的设计、加工；仪器的最终装调及检测等^[7]。

    2 仪器设计方案

    2.1 光学设计方案

    具体光学系统如图 2 所示。

    研制设备为一高精度、大口径、可测红外系统的多波段平行光管，需要有较高的系统精度，而结构又不必过于复杂。 鉴于这种情况，本方案采用非球面反射式光学系统，主镜采用抛物面，为减少温度变化对主镜产生的影响，光学材料采用膨胀系数小的微晶玻璃^[8]。 为减小结构尺寸， 由侧面的焦面处发光， 由次镜反射到主镜，准直后平行光射出。