Многоходовая система /ее варианты/ Советский патент 1986 года по МПК G02B17/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности, к оптическим системам с отражающими поверхностями. Изобретение может быт использовано при разработке многоходовых кювет с большой длиной оптичес кого пути, в которых осуществляется защита отражающей поверхности зеркал от разрушающего действия агрессивных сред. Такие системы могут представлять интерес для научных исследований, а также для создания универсальных оптических газоанализаторов работающих в неблагоприятных услови ях химического воздействия загрязняющей атмосферы (хлористые, фторис. тые, сернистые и др. соединения в присутствии паров воды). Целью изобретения является повышение технологичности конструкции, а также защита отражающей поверхности зеркал от разрушения агрессивными средами. На чертеже схематически показано расположение оптических элементов и ход лучей в многоходовой системе. Против входного отверстия 1 расположен блок 2, выполняющий функции сразу двух объективов А и В. Этот блок изготовлен из единой монолитной оптически прозрачной детали с внутренним отражающим покрытием. Од на из поверхностей блока 2 образована из двух плоских граней с тупым углом при вершине, близким к 180 , другая поверхность блока выполнена с общей вьшуклой сферой. При этом по первому варианту последняя обращена в сторону коллектива, отражающее покрытие нанесено на плоские грани, а по второму варианту, в сторону коллектива обращена поверхность образованная плоскими гранями, а отражающее покрытие нанесено на вьшуклую сферическую поверхность. Прнзмен и блок 2 с объективами А и В имеет возможность поворота вокруг вертикальной оси 3, перпендикулярной оптической оси системы. Напротив приз менного блока 2 рядом с входным отверстием 1 расположен зеркальный кол лектив 4. Передняя поверхность коллектива А плоская, задняя - выпуклая сферическая, на которую нанесено вну реннее отражающее покрытие. Центр кривизны коллектива 4 расположен в центре симметрии на линии раздела объективов А и В. Под входным отверс тием 1 многоходовой системы расположено выходное отверстие 5. Объективы и коллектив многоходовой системы выполнены с одинаковой оптической силой, их отражающие поверхности имеют одинаковый радиус кривизны 1 . Расстояние между противостоящими зеркальными элементами системы составляет R/n (здесь R - радиус кривизны отражающих поверхностей; п - показатель преломления материала) . Для многоходовой системы только с отражающими поверхностями построение изображений на коллективе осуществляется относительно центров кривизны каждого из объективов, при этом расстояние между этими центра ми соответствует половине шага между горизонтальными изображениями. В многоходовой системе в результате суммарного для лучей действия объективов А и В - отражения от единой зеркальной сферической поверхности и преломляющего действия плоских граней - происходит построение изображений, относительно приведенных центров кривизны. Приведенные центры кривизны объективов А и В находятся на сферической поверхности коллектива 4 и соответственно обозначены точками а и b . Со стороны коллектива блок 2 выглядит как два рядом стоящих отдельных объектива. Значение фиксированного тупого угла плоских граней блока 2 выбирают из необходимости максимального числа ходов при заданных размерах системы. Обычно это значение 175-179,. Многоходовая система работает следующим образом. Через входное отверстие 1 системы излучение источника (на чертеже не показан) попадает на оптически прозрачную грань А и соответствующую часть отражающей сферической поверхности блока 2. Объектив А создает первое промежуточное изображение входного отверстия 1 на сферической отражающей поверхности зеркального коллектива 4. Отразившись от него, излучение направляется к другой части призменого блока 1 - объективу В который в свою очередь формирует второе изображение рядом с входньм отверстием 1 на самом краю коллектива 4. Объективы А и В поочередно с определенным смещением фокусируют изобра3жения входного отверстия I на колле тиве 4 до тех пор, пока не будут построены две строки изображения, и последнее не попадает в выходное отверстие. 5. От поворота блока 2 с объективами А и В зависит расстояние от вхо ного отверстия 1 до его первого изо ражения на коллективе 4, Число изо ражений в строках прямо пропорционально углу поворота блока 2. Таким образом, поворотом блока 2 осуществляется регулировка - числа ходов в многоходовой системе, На- чертеже пунктирными линиями на призменном блоке 2 обозначено за полнение объективов А и В в случае использования источника большой угловой апертуры. Цифрами в прямоугольниках показана последовательность образования изображения на коллективе 4. Многоходовая система была: изготовлена и испыт ана в виде действу щего макета со следующими параметрами; радиус кривизны сферических отражающих поверхностей - 1200 MM гранями зеркально-призугол между менного блока - 179 , материал опти ческих деталей - стекло К8, отражающее покрытие - алюминирование испарением. В качестве источника излу чения использовался гелий-неоновый лазер ЛГ-78. Испытания многоходовой системы подтвердили следующее. Система легк перенастраивается поворотом зеркаль но-призменного блока на число прохождения 2,6,10,14,18,22 и т.д. В указанном эксперименте после 22 ходов прохождения излучения с учетом всех потерь на отргшение и пропуска ние регистрируемый сигнал составляет не менее 5% от первоначального. Шаг изображения на коллективе, обус ловленный углом 179° между гранями зеркально-призменного блока, составил 17,5 мм. Оптимальная фокусировка достигнута при установке противо стоящих элементов на расстоянии 800 мм. Многоходовая система позволяет работать в агрессивных средах без непосредственного воздействия среды на отражающую поверхность зеркал. Установкой блока в виде единой дета ли вместо двух раздельных объективо значительно упрощается герметичная 35 изоляция внутреннего отражающего покрытия от воздействия агрессивных сред. В предлагаемой системе упрощается технологичность изготовления вместо двух сферических поверхностей объективов создают одну общую сферическую поверхность единого блока. Кроме того, упрощается и юстировка, посколькуположение приведенных центров кривизны объективов определяется только геометрическими параметрами системы и материалом призменного блока, а также повышается устойчивость к вибрации. Формула изобретения 1.Многоходовая система, содержащее входное и выходное отверстия, зеркальный коллектив и два зеркальных объектива, выполненных из монолитной детали и установленных с возможностью совместного поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси системы, при этом одна из поверхностей каждого из зеркальных объективов выполнена сферической, а другаяплоской, причем плоские поверхности зеркальных объективов установлены с возможностью образования тупого двугранного угла, отличающаяс я тем, что, с целью повьшения технологичности конструкции, а также защиты от агрессивных сред, одна сторона монолитной детали, образованная сферическими поверхностями объективов, выполнена в виде единой, выпуклой поверхности, а зеркальное покрытие нанесено на плоские поверхности. 2.Многоходовая система, содержа-, щая входное и выходное отверстия, зеркальный коллектив и два зеркальных объектива, выполненных из монолитной детали, и установленных с возможностью совместного поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси системы, при этом одна из поверхностей каждого из зеркальных объективов выполнена сферической,-а другая плоской, причем плоские поверхности зеркальных объективов установлены с возможностью образования тупого двуграного угла, а зеркальное покрытие нанесено на сферические поверхности, отличающа яся тем, что, с целью повышения технологичнос51267335t

.ти конструкции, а также защиты от аг- ми поверхностями объективов, выполнерессивных сред , одна сторона монолит- на в виде единой выпуклой поверхнос ной детали, образованная сферически- -ти.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить технологичность конструкции и защиту, от агрессивньпс сред. Блок 2, выполняющий функции двух объективов А и В, изготовлен из единой монолитной оптически прозрачной детали с внутренним отражающим покрытием. Одна сторона детали, образованная сферическими поверхностями объективов, представляет собой единую выпуклую поверхность. Объективы А и В поочередно со смещением фокусируют изображения входного отверстия I на зеркальном коллективе 4 до построеииА двух строк изображения, попадающего в выходное отверстие 5. Число изобрас (О жений в строках пропорционально углу поворота блока 2 вокруг вертикальной (Л оси 3 . 2 с.п. ф-лы. ил.