平行光管系統(tǒng)對(duì)比分析【上海弘測(cè)】
【同軸透射式平行光管、同軸反射式平行光管、同軸卡式平行光管、離軸反射式平行光管、離軸卡式平行光管】
從光學(xué)結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)到應(yīng)用場(chǎng)景的全方位解析
??一、光學(xué)結(jié)構(gòu)與光路特性對(duì)比
類型 |
核心結(jié)構(gòu) |
光路特點(diǎn) |
透射式 |
基于透鏡組(折射系統(tǒng)),分劃板置于物鏡焦平面處,光源與物鏡同側(cè) |
光線直接通過透鏡折射準(zhǔn)直為平行光,無中心遮攔,光軸為直線 |
同軸反射式 |
主次鏡共軸(如牛頓式),次鏡位于主鏡前方,形成中心遮攔 |
光路折疊但中心被次鏡遮擋,有效口徑需兩倍于被測(cè)系統(tǒng),光能利用率低 |
同軸卡式 |
卡塞格林系統(tǒng)變體,主鏡為拋物面,次鏡為雙曲面,同軸排列 |
次鏡遮擋入射光,光路緊湊但存在中心遮攔,視場(chǎng)受限(約1°) |
離軸反射式 |
主次鏡離軸布置,次鏡位于主鏡光路外,無遮擋 |
光路非對(duì)稱折疊,全口徑可用,光能利用率高,視場(chǎng)中等(0.3°-0.5°) |
離軸卡式 |
卡塞格林系統(tǒng)的離軸變體,主鏡為拋物面,次鏡為雙曲面,均偏離光軸 |
光路無遮擋且折疊,兼具卡式緊湊性和離軸無遮攔優(yōu)勢(shì),但次鏡需高精度非球面加工 |
??三、核心優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比
1. 透射式
優(yōu)點(diǎn)
- 視場(chǎng)大
- 裝調(diào)簡(jiǎn)單
- 成本低
缺點(diǎn)
- 口徑受限(<500mm)
- 存在色差和材料均勻性問題
2. 同軸反射式/卡式
優(yōu)點(diǎn)
- 光譜范圍寬
- 結(jié)構(gòu)緊湊
- 成本相對(duì)較低
缺點(diǎn)
- 中心遮攔導(dǎo)致能量損失
- 視場(chǎng)和分辨率受限
3. 離軸反射式/卡式
優(yōu)點(diǎn)
- 無遮攔
- 光能利用率高
- 大口徑(可達(dá)1m)
- 高像質(zhì)
缺點(diǎn)
- 加工難度高(非球面鏡)
- 裝調(diào)復(fù)雜
- 成本是同軸系統(tǒng)的3-5倍
??四、典型應(yīng)用場(chǎng)景
類型 |
應(yīng)用場(chǎng)景 |
透射式 |
像質(zhì)測(cè)量、焦距測(cè)量、分辨率板測(cè)試(如F/FH/FHA系列) |
同軸反射式 |
多光軸調(diào)校(激光/紅外光軸校準(zhǔn),如HTZ200-2000F型) |
同軸卡式 |
長(zhǎng)焦距空間光學(xué)系統(tǒng)(如KFPG系列) |
離軸反射式 |
大口徑航天相機(jī)、激光通信(如HLZ200-1000F型) |
離軸卡式 |
高精度天文觀測(cè)、軍事制導(dǎo)(如KFPG系列,空間光通信終端) |
??五、核心差異總結(jié)表
對(duì)比維度 |
透射式 |
同軸反射式 |
同軸卡式 |
離軸反射式 |
離軸卡式 |
中心遮攔 |
無 |
有(約20%) |
有(約15%) |
無 |
無 |
視場(chǎng)角 |
最大(>30°) |
最小(<0.5°) |
中等(~1°) |
中等(0.5°) |
中等(0.8°) |
加工難度 |
低 |
中等 |
中等 |
高 |
極高 |
成本 |
低 |
中 |
中 |
高 |
極高 |
典型口徑極限 |
200mm |
500mm |
800mm |
500mm |
1000mm |
適用場(chǎng)景優(yōu)先級(jí) |
實(shí)驗(yàn)室檢測(cè) |
多光譜調(diào)校 |
長(zhǎng)焦距系統(tǒng) |
高精度標(biāo)定 |
極端性能需求 |
??六、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
- 離軸系統(tǒng):逐漸成為高精度領(lǐng)域主流,通過自由曲面和非球面技術(shù)擴(kuò)展視場(chǎng)(如亞利桑那大學(xué)設(shè)計(jì)的10°視場(chǎng)離軸三反系統(tǒng))。
- 同軸系統(tǒng):通過多鏡片組合優(yōu)化視場(chǎng)(如孟慶宇設(shè)計(jì)的30°×1°離軸三反系統(tǒng))。
- 透射式:向多材料復(fù)合透鏡發(fā)展以提升口徑(如氟化鈣與熔融石英組合)。
通過上述對(duì)比可知,用戶需根據(jù)檢測(cè)需求(口徑、視場(chǎng)、精度)和預(yù)算選擇類型。例如,實(shí)驗(yàn)室中小系統(tǒng)檢測(cè)選透射式,紅外多光譜調(diào)校選同軸反射式,而航天級(jí)高精度需求則需離軸系統(tǒng)。