Многоходовая оптическая система Советский патент 1985 года по МПК G02B17/06 G01N21/03 

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в част ности к оптическим системам с отражающими поверхностями. Изобретение может быть использовано при разрабо ке светосильных кювет с очень большо длин )й оптического пути, достигающе многих километров, а также при созд НИИ регулируемых оптических линий з держки. Известна многоходовая оптическая система, содержащая три вогнутых зе кала, из которьпс первое и второе установлены рядом и выполняют роль объективов, а третье, противолежащее на расстоянии радиуса кривизны, является коллективом, на котором формируется матрица последовательны промежуточных изображений осветителя ClJ. . Недостатком системы является малое количество строчек изображений, определяющее достижимую длину оптического, пути. Известна многоходовая оптическая система, содержащая вогнутые зеркало-коллектив, два зеркала-объектива, установленных на кро-нштейне с возможностью поворота вхэкруг вертикальной оси, входное и выходное отверстие 2. Однако данное устройство имеет ограниченное число ходов лучей в системе. Целью изобретения является регулируемое увеличение числа ходов лучей.. Эта цель достигается тем, что в многоходовую оптическую систему, содержащую вогнутые зеркало-коллект два зеркала-объектива, установленны на кронштейне с возможностью поворо , та вокруг вертикальной оси, входное и выходное отверстия, введены два д полнительных вогнутых зеркала, одно из которых примыкает к коллективу, а другое - к объективам. Кронштейн установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, а все зеркала имеют одинаковый радиус кри визны.. На чертеже схематически представ лены пространственное расположение зеркал системь, характер их подвиж- ности и закрепления (пунктиром обозначено расположение изображений на поверхности коллектива). Цифры на изображениях показывают порядок образования их при настройке системы на 30 прохождений света). Против входного отверстия 1 расположены спаренные зеркальные объективы 2 и 3, жестко закрепленные на плате 4 составного подвижного кронштейна 5. Объективы 2, 3 жестко соединены друг с другом под фиксированным углом, значение которого выбирается, исходя из того, что расстояние, между цейтрами кривизны этих объективов соответствуют половине .шага. Плата 4 вместе с объективами 2 и 3 имеет возможность поворота вокруг вертикальной оси 6. Зеркальный коллектив 7 установлен напротив пары объективов 2 и 3. Центр кривизны коллектива 7 расположен в центре симметрии пары объективов 2 и 3,.поэтому коллектив 7 изображает объективы 2 и 3 друг на друга:. Вспомогательньй зеркальный коллектив 8 в виде узкой полосы примыкает к коллективу 7. Он ориентирован так, чтобы изображать объектив 2 на дополнительный объектив 9, установленный на кронштейне 5 вблизи спаренных объективов 2 и 3. Подвижный кронштейн 5 имеет возможность поворота вокруг горизонтальной оси 10 вместе с зеркальными объективами 2, 3 и 9. Оси 6 и 10 взаимно перпендикулярны. Над коллективом 8 расположены выходное отверстие 11 и входное отверстие 1 системы. Многоходовая оптическая система работает следующим образом. .Через отверстие 1 свет попадает на объектив 2, который создает промежуточное изображение входного отверстия на поверхности коллектива 7 Отразившись от него, свет заполняет объектив 3. Спаренные объективы 2 и 3 поочередно фокусируют с определенным смещением изображения входного отверстия на коллективе 7. От поворота объективов 2 и 3 зависит расстояние от края коллектива 7 до первого изображения входного отверстия. От наклона всего кронштейна 5 вместе с объективами 2, 3, 9 зависит величина смещения этого изображения по вертикали. После образования первого изо ражения свет отражается от коллектива 7 на объектив 3, который формирует изображение рядом с отверстием 1 на самом краю коллектива 7. Затем свет вновь попадает на объектив 2 и т.д. до тех пор, пока не будут построены две строки изображений и последнее изображение не попадает на вспомогательный коллектив 8 Отраженный от коллектива 8 свет падает на дополнительный объектив 9, который возвращает его на коллектив 8 со смещением по высоте. Далее свет направляется на объектив 2 как бы из нового входного отверстия. Образуется следующая пара строк изображений и т.д. до тех пор, пока последнее изображение не попадет в выходное отверстие 11.

Регулировка числа строк в матрице производится наклоном всего кронштейна с тремя объективами вокруг горизонтальной оси, параллельной строкам матрицы изображений. Число строк прямо пропорционально углу поворота крон штейна.

Изменение числа изображений в каждой строке, т.е. число колонок в матрице достигается совместным поворотом жестко закрепленных относительно друг друга первого и второго зеркалобъективов вокруг вертикальной оси, перпендикулярной к строкам матрицьк Число колонок прямо пропорционально углу поворота этих зеркал.

, -. При совместном повороте объективов 2 и 3 их центры кривизны скользят по поверхности коллектива 7, сохраняя расстояние между собой неизменню. При наклоне кронштейна 5 эти центры кривизны смещаются совместно по высоте, в то же время интервал по вертикали между линией центров кривизны объективов 2, 3 и центром кривизны объектива 9 остается постоянным. Выходное изображение попадет в отверстие 11 системы не при любом повороте платы 4 и кронштейна 5, а в положениях, соответствующих фиксированным смещениям первого изображения, кратным указанным межцентров гм расстоянием.

Многоходовая оптическая система позволяет значительно увеличить длин оптического пути путем возрастания числа строк н матрице создаваемых отражений, без увеличения ширины коллектива. При этом система обладает устойчивостью к вибрации, поскольку подвижной частью механизма регулировки числа изображений матрицы является пара жестко связанных между собой объективов. При этом при повороте такой пары происходит взаимная компенсация поворота лучей и положение каждого четного изображения (по ходу луча) не зависит от поворота пары объективов, а положение нечетных изображений меняется прямо пропорционально удвоенному углу поворота пары объективов независимо от числа изображений.

МНОГОХОДОВАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА, содержащая вогнутые зеркало-коллектив, два зеркала-объектива. и.-. --- B.V g-%W .. установленные на кронштейне с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, входное и выходное отверстия, отличающаяся тем, что, с целью регулируемого увеличения числа ходов лучей, в нее введены два дополнительных вогнутых зеркала, одно из которых примыкает к коллективу, а другое - к объективам, при этом кронштейн установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, а все зеркала имеют одинаковый радиус кривизны. (Л с