平行光管系统对比分析【上海弘测】

【同轴透射式平行光管、同轴反射式平行光管、同轴卡式平行光管、离轴反射式平行光管、离轴卡式平行光管】

从光学结构、性能参数到应用场景的全方位解析

🔍一、光学结构与光路特性对比

类型 核心结构 光路特点
透射式 基于透镜组（折射系统），分划板置于物镜焦平面处，光源与物镜同侧 光线直接通过透镜折射准直为平行光，无中心遮拦，光轴为直线
同轴反射式 主次镜共轴（如牛顿式），次镜位于主镜前方，形成中心遮拦 光路折叠但中心被次镜遮挡，有效口径需两倍于被测系统，光能利用率低
同轴卡式 卡塞格林系统变体，主镜为抛物面，次镜为双曲面，同轴排列 次镜遮挡入射光，光路紧凑但存在中心遮拦，视场受限（约1°）
离轴反射式 主次镜离轴布置，次镜位于主镜光路外，无遮挡 光路非对称折叠，全口径可用，光能利用率高，视场中等（0.3°-0.5°）
离轴卡式 卡塞格林系统的离轴变体，主镜为抛物面，次镜为双曲面，均偏离光轴 光路无遮挡且折叠，兼具卡式紧凑性和离轴无遮拦优势，但次镜需高精度非球面加工

📊二、性能参数对比

参数 透射式 同轴反射式 同轴卡式 离轴反射式 离轴卡式
口径范围 <500mm 100-500mm 100-800mm 100-600mm 100-1000mm
视场角 >30° <0.5° ~1° 0.3°-0.5° ~0.8°
光能利用率 高（无遮拦） 中（遮拦约20%） 中（遮拦约15%） 高（无遮拦） 高（无遮拦）
典型焦距 500-5000mm 1000-3500mm 1000-5000mm 1000-10000mm 1000-15000mm
波像差（RMS） λ/10-λ/20 λ/10-λ/20 λ/15-λ/25 λ/20-λ/30 λ/30-λ/50
光谱范围 可见光-近红外 紫外-红外全谱段 紫外-红外全谱段 紫外-红外全谱段 紫外-红外全谱段

⚖️三、核心优缺点对比

1. 透射式

优点

  • 视场大
  • 装调简单
  • 成本低

缺点

  • 口径受限（<500mm）
  • 存在色差和材料均匀性问题

2. 同轴反射式/卡式

优点

  • 光谱范围宽
  • 结构紧凑
  • 成本相对较低

缺点

  • 中心遮拦导致能量损失
  • 视场和分辨率受限

3. 离轴反射式/卡式

优点

  • 无遮拦
  • 光能利用率高
  • 大口径（可达1m）
  • 高像质

缺点

  • 加工难度高（非球面镜）
  • 装调复杂
  • 成本是同轴系统的3-5倍

🚀四、典型应用场景

类型 应用场景
透射式 像质测量、焦距测量、分辨率板测试（如F/FH/FHA系列）
同轴反射式 多光轴调校（激光/红外光轴校准，如HTZ200-2000F型）
同轴卡式 长焦距空间光学系统（如KFPG系列）
离轴反射式 大口径航天相机、激光通信（如HLZ200-1000F型）
离轴卡式 高精度天文观测、军事制导（如KFPG系列，空间光通信终端）

📌五、核心差异总结表

对比维度 透射式 同轴反射式 同轴卡式 离轴反射式 离轴卡式
中心遮拦 无 有（约20%） 有（约15%） 无 无
视场角 最大（>30°） 最小（<0.5°） 中等（~1°） 中等（0.5°） 中等（0.8°）
加工难度 低 中等 中等 高 极高
成本 低 中 中 高 极高
典型口径极限 200mm 500mm 800mm 500mm 1000mm
适用场景优先级 实验室检测 多光谱调校 长焦距系统 高精度标定 极端性能需求